Разработка ресурсосберегающих и малоотходных технологий

Скачать 105.18 Kb.

страница	1/5
Дата	09.01.2018
Размер	105.18 Kb.
Название файла	Содержание лекций .docx

1 2 3 4 5

Содержание лекций по дисциплине "Разработка ресурсосберегающих и малоотходных технологий"

1. Общее антропогенное воздействие технологий на окружающую среду

Человек в процессе своей жизнедеятельности оказывает существенное влияние на окружающую среду. Человеческая жизнь и деятельность вызывает появление различного рода отходов, загрязняющих окружающую среду.

На бытовом уровне влияние этих загрязнений мы чувствуем ежедневно.

Динамический баланс химического состава атмосферных газов, цикличность погодных условий создают благоприятные условия на Земле для ее обитателей. Экстенсивное развитие промышленности и варварское использование природных ресурсов за 20-е столетие привели к существенному загрязнению атмосферы, которое угрожает уничтожением комфортных условий животному, растительному миру и человеку.

Основные факторы загрязнения атмосферы:

выбросы тепличных газов, грозящие изменением климата;
выбросы химических веществ, разрушающих озоновый слой;
выбросы твердых веществ, создающих запыленность;
выбросы ядовитых и канцерогенных газов и аэрозольных веществ;
выбросы газов, подкисляющих осадки;
радиоактивные загрязнения.

Главный источник выбросов в атмосферу – энергетические, промышленные и бытовые процессы. Таким образом, успех борьбы с загрязнением атмосферы зависит от повышения эффективности производства и потребления энергии.

Тепличные газы уменьшают прозрачность воздуха, создают парниковый эффект. Это прежде всего двуокись углерода. Выбросы двуокиси углерода с развитием промышленности постоянно растут, создавая

серьезную угрозу потепления и повторения библейского потопа. Двуокись углерода – это основной продукт горения, к увеличению его выбросов ведет увеличение расходов топлива.

Влияние на увеличение содержания СО₂ оказывает также снижение количества зеленых растений – поглотителей и накопителей СО₂.

Выбросы хлорфторуглеродов, разрушающих озоновый слой, приводят к уменьшению естественной защиты от ультрафиолетового излучения.

Выбросы твердых веществ уменьшают прозрачность воздуха, создают над городами «купола пыли», под которыми накапливаются вредные вещества. Энергетика дает значительные выбросы твердых веществ при работе на угле.

Среди ядовитых и канцерогенных газов, выбрасываемых промышленностью, первое место по степени отрицательного воздействия на окружающую среду занимают окислы азота (NO_x). Более 95% окислов азота образуется как продукт процессов сгорания. Причиной резкого возрастания выбросов окислов азота в последние десятилетия является автомобильный транспорт.

Выбросами, подкисляющими осадки, прежде всего являются окислы серы. Более 95% окислов серы (SO_x) попадает в атмосферу в результате сжигания содержащего серу горючего. Самые крупные источники выбросов – электростанции.

Начиная с 1970 г. выбросы окислов серы немного уменьшились, что связано с возросшим потреблением почти не содержащего серу природного газа, которым были заменены содержащие серу мазут и уголь.

Вода покрывает большую часть поверхности Земли, влияет на климат, погоду и состояние атмосферы, является самым обильным и ценным ресурсом, 97% водных ресурсов относится к соленым, 3% – к пресным водам. Океаны и моря снабжают растущее население планеты продуктами питания, широко используются для транспортных целей. Пресная вода используется для приготовления пищи, санитарно-гигиенических целей, сельского хозяйства, промышленности, производства электроэнергии, транспортных целей, отдыха.

Возрастающему загрязнению подвергаются источники и соленой, и пресной воды. Около 70% загрязнения морской среды связано с наземными источниками, включая большие и малые города, промышленность, сельское хозяйство, строительство. Загрязняющими факторами от наземных источников для морской среды являются сточные воды, химические вещества, продукты отстоя, мусор.

В последнее время все серьезнее становится угроза загрязнения морей радиоактивными отходами. Загрязнение морей и океанов возникает также в результате судоходства. Около 600 т нефти ежегодно попадает в океаны в результате морских аварий. Громадный урон морям и океанам приносит избыточная добыча рыбы.

В мире наблюдается нехватка и растущее загрязнение источников пресной воды.

Загрязняющими факторами для пресной воды являются:

сточные и промышленные сбросы;
уменьшение естественных водосборных площадей;
смыв пестицидов, гербицидов и удобрений в воду;
тепловые сбросы. Естественный процесс рециркуляции и очищения воды обеспечивает

возврат использованного количества до тех пор, пока потребление воды не интенсивнее восполнения запасов и пока не превышен доступный объем разлагающихся или вообще не разлагающихся отходов. Сегодня можно говорить о нарушении этого баланса.

Значительный вклад в сброс загрязненных вод вносит энергетика, дополняя этот вклад тепловым загрязнением, осложняющим процессы регенерации пресной воды.

Загрязнение водных ресурсов приводит к деградации окружающей среды, сокращению продолжительности жизни человека.

Литосфера – твердая оболочка Земли, на которой происходит жизнь человека, многих видов флоры и фауны, также является средой для развития сельского хозяйства и источником природных ресурсов. Литосфера, обеспечивающая человека всем необходимым, больше всего страдает от человеческой деятельности. Добыча полезных ископаемых превращает горы в ущелья; процент использования минерального сырья невелик, остальное идет в загрязняющие отвалы. Уничтожение лесов, строительство водохранилищ, химическое загрязнение почв, образование необорудованных свалок бытовых и промышленных отходов ведут к разрушению среды обитания человека и создают массу новых проблем, которые при современном уровне развития трудноразрешимы и инженерно, и экологически. Семьдесят процентов засушливых земель на планете образовались за счет деградации почвы – это около 3,6 млрд га, одна четвертая часть земной суши, территория, которая по площади в три раза больше Европы.

Мир производит в год, по оценкам ЕС, около 400 млн т опасных отходов, оказывающих отрицательное воздействие на состояние здоровья населения и окружающую среду [24].

Энергетика загрязняет литосферу и прямо, и косвенно. Факторы прямого загрязнения от энергетики:

гидросооружения;
шлакоотвалы;
склады угля, хранилища нефтепродуктов;
загрязнения на территориях добычи топлива. Фактором косвенного загрязнения от энергетики являются продукты сгорания топлив, оседающие на поверхности.

Отходы от жизнедеятельности человека, как правило, делят на бытовые и промышленные. Анализ экологическими организациями бытовых отходов позволил сделать вывод: бытовые отходы – издержки промышленности, переложенные на плечи бытового потребителя. Неподдающиеся переработке материалы упаковки, отсутствие мер и способов утилизации использованных бытовых приборов, материалов являются причиной основного количества бытовых отходов. Поэтому было бы правильным отнести их к промышленным, переложив всю ответственность за их образование на практических инженеров, инженеров-конструкторов и проектировщиков. Происхождение любых отходов, и промышленных, и так называемых бытовых, имеет одну причину – нерациональное использование ресурсов. Все начинается уже с проекта освоения месторождения природных ресурсов, где ценнейший почвенный слой практически уничтожается, вскрышные породы идут в загрязняющие отвалы. При обогащении какого-либо элемента получаются несоизмеримые с искомым продуктом количества отходов. Обогащенный продукт, поступая на производство потребительского материала, в большинстве случаев (черная и цветная металлургия) используется на 50 – 60%. Остальное количество материала уходит в агрессивные шлаки, горы которых, обезображивая природный ландшафт, выделяют образованные в процессе их производства токсичные вещества в гидросферу и атмосферу. Далее из полученного материала, после многократного нагревания и охлаждения, сопровождающегося рассеянием с трудом полученной энергии, получают полуфабрикат и, конечно, не менее 10% отходов. Потом обработка полуфабрикатов для получения деталей изделия, конечно, опять с рассеиванием используемой высокоценной энергии и получением вторичных отходов не менее 10% от использованных полуфабрикатов, и, как всегда, появляются стоки, загрязненные химическими веществами и нефтепродуктами. На всех последующих стадиях создания, эксплуатации, ремонта также образуются отходы, стоки, выбросы, а после окончания срока эксплуатации практически все идет в отходы, загрязняя окружающую среду. Этот всем известный путь производства должен быть всегда перед глазами людей, принимающих любое инженерное решение. Следует помнить, что наиболее эффективный способ решения проблем, связанных с образованием отходов, состоит в предотвращении образования отходов.

Отношение инженеров к маловероятным случайным событиям серьезно изменилось только после глобальной катастрофы в Чернобыле. Такие аварии были и раньше, но они происходили на военных заводах и принимались как неизбежные издержки военного производства. Совсем по-другому была воспринята катастрофа с ужасающими последствиями на обычном серийном энергетическом объекте – эта неожиданность перевернула сознание инженеров.

Казалось бы, безупречные по инженерным решениям объекты сегодня начинают по разным причинам (природные катаклизмы, технологические аварии, терроризм) выходить из строя, нанося тяжелый, веками неустранимый вред окружающей среде и человеку. Кажется, нет уже ни одного типа инженерного объекта, который бы не внес свою лепту в этот разрушительный процесс. Аварии на нефтеналивных танкерах, нефтезаводах, химических заводах, атомных станциях, транспортных средствах и пр. приводят к гибели людей, загрязнению окружающей среды и значительным финансовым затратам. Иллюстрация будет неполной, если не учесть заболеваний, как профессиональных, так и вызванных загрязнением окружающей среды. Все это приводит к сокращению продолжительности жизни человека и деградации природной среды.

Попытки представить аварии и катастрофы как неизбежный результат научно-технического развития (НТР) вызваны желанием производителей искусственно уменьшить себестоимость своей продукции за счет сокращения затрат на безопасность производства. Поэтому появляются государственные законодательно-нормативные ограничения, устанавливающие минимальный уровень безопасности продукции. Наиболее опасные инженерные сооружения и технологии подвергаются всесторонней экологической экспертизе, учитывающей влияние объекта на человека и окружающую среду в нормальных условиях эксплуатации, при всех возможных технологических авариях, вызванных внутренними причинами, природными катаклизмами (землетрясением, ураганом, наводнением, цунами и пр.) и даже терроризмом.

В процесс катастрофического нарушения экологии энергетика вносит свою лепту. Это прежде всего аварии на атомных электростанциях и предприятиях ядерного топливного цикла.

В настоящее время проблема экологического состояния окружающей среды является одной из самых злободневных. В России эта проблема очень актуальна.

Ежегодно в России используется до 100 млрд м³ воды. При этом энергетические объекты всех видов потребляют до 40 млрд м³ воды. Из этих объемов непосредственно на электрические станции поступает до 23 млрд м³ воды, из которых более 1 млрд м³ сбрасывается химически загрязненными (поваренная соль, кислоты и др.). Следует отметить, что доля топливно-энергетического комплекса в объемах сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты сравнительно невелика – около 15%. Но при этом почти все остальные сбросные воды тепловых электрических станций характеризуются в первую очередь не учитываемым в отчетных показателях тепловым загрязнением, вызывающим повышение температуры воды в водоисточниках. Тепловое загрязнение не менее неблагоприятно по своим воздействиям на обитателей водоемов, так как меняются физические свойства воды – снижается растворимость кислорода на 30 – 40% и др.

На просторах России накоплены тысячи миллионов тонн самых различных отходов – токсичных и нетоксичных, промышленных и бытовых. Здесь следует обратиться к удельным показателям. В некоторых областях России в год производится по 30 т отходов на одного жителя [16]. В Великобритании этот показатель не превышает 3 – 4 т. Отрицательное влияние отходов на литосферу разнообразно. Так, предприятия топливной промышленности России превратили в терриконы и раскопки 280 тыс. га земель.

Наиболее реальным вариантом снижения вредного воздействия на окружающую природную среду будет снижение расходов энергоресурсов и сырьевых материалов в энергетике, промышленности, на транспорте, в коммунальном хозяйстве и т.д. В зависимости от количества и качества сжигаемого топлива уровень вредного воздействия значительно отличается.

Кроме того, при сжигании топлива в атмосферу выбрасывается до 3 т/т у.т. диоксида углерода, 250 кг/т у.т. воды. Выбросы всех вредных веществ котлами и домовыми печами при сжигании угля в несколько раз выше, чем у торфа и особенно у дров. При переходе с угля на торф и особенно на дрова, где это возможно, отрицательное воздействие на окружающую среду может существенно снизиться.

По суммарным оценкам, удельные выбросы вредных веществ при существующем топливном балансе только от стационарных источников электроэнергетики составляют 18 кг/т у т, или 6 кг/МВт · ч.

То есть если в России будет реализован потенциал энергосбережения в 400 млн т у т, то следует ожидать снижения объемов выбросов в атмосферу до 7 млн т (не менее 15% от объемов выбросов в настоящее время), а также около 2 млрд т СО₂. Снижение объемов водопотребле-ния еще более впечатляет – около 30 млрд м³ в год, или 30% от объемов выбросов по России в целом.

Региональные масштабы снижения нагрузки на окружающую среду при реализации потенциала энергосбережения можно оценить на примере Свердловской области, где эти показатели составляют примерно 150 тыс. т выбросов (без СО₂) и 650 млн м³ сбросов. Соответственно, это составляет от общих выбросов и сбросов по региону 12 и 36% [16].

Приведенные данные свидетельствуют о том, что проблемы, вызывающие к жизни насущную необходимость энергосбережения, имеют глобальные масштабы и важны с точки зрения решения экологических проблем как в России в целом, так и в каждом из ее регионов. Это вновь и вновь подтверждает, что у нас нет альтернативы энергосбережению не только в плане рационального использования энергоресурсов, но и для сохранения природной среды.

Поделитесь с Вашими друзьями:

1 2 3 4 5