Принципиальные направления инженерной защиты природной среды в Западной Сибири

ФГБОУ ВПО ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. П. А. Столыпина

 

ФАКУЛЬТЕТ

АГРОХИМИИ, ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ

 

Специальность 110102

Кафедра экологии и биологии

 

 

РЕФЕРАТ

Тема: «Принципиальные направления инже-                

             нерной защиты природной среды в

             Западной Сибири».   

 

 

 

 

                                                                   

 

 

 

                                                        Выполнил:  студент 52 гр. Трейян В. В.

 

                                                  Проверил:  Озякова Е. В

 

 

 

 

 

 

Омск 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

           В начале ХХI века экологическая ситуация во всем мире и во многих

регионах нашей страны продолжает ухудшаться.    Наступление человечес-

кой цивилизации  на окружающую среду  проявляется в усилении парнико-

вого эффекта,  выпадении кислотных  осадков, утоньшении озонового слоя,

загрязнении гидросферы, уничтожении  лесов и почвенного покрова, сокра-

щении биоразнообразия.  Все эти проблемы обсуждаются сегодня в средст-

вах массовой информации и в научных  кругах.

          Причиной  наступления цивилизации  на  природу  является в первую

очередь демографический «взрыв» - резкое увеличение численности населе

ния в мире в ХХ веке,  увеличение потребностей человека и человечества и

как следствие усиление давления на окружающую среду. Не менее важную

роль  играет  и  потребительский  характер  нашей  цивилизации:  исходное

представление,  что  природа бесконечно  богата и ее единственная задача –

служить людям,  а  также  чрезмерное потребление ресурсов природы  и  за-

грязнение окружающей среды  в первую очередь богатыми развитыми  странами. Однако, в последнее время, происходит изменение мировоззрения человечества: все большему числу людей становится ясно, во-первых, что человек как  существо биологическое  –  не царь природы,  а  только ее часть,

причем всецело зависящая  от состояния биосферы  в целом,  и,  во-вторых,       что  ресурсы природы конечны и  близки к исчерпанию.    Изменить отноше-

ние к природе, бережно  относиться ко всему живому: и к  природе, и к человеку – вот задачи, которые выходят сегодня на передний план. /1/

 

 

 

 

 

   

 

1. Основные направления защиты окружающей среды

 

          Проблема охраны окружающей среды является наиболее острой глобальной проблемой начала XXI века.   Как глобальная проблема,  проблема

охраны окружающей среды  актуальна для всего мира в  целом,  для каждого

региона планеты, для  каждого государства в отдельности. /2/

         Вопросы,  касающиеся  охраны  окружающей  среды,  а также защиты

рабочих зон, занимают одно из ключевых мест в настоящее время.    Глоба-

лизация  проблем  экологии  неукоснительно  требует  интенсификации  со-

трудничества между  государствами в данном вопросе, в т.ч. и путем право-

вого регулирования  охраны окружающей среды на международном уровне.

Международно-правовое регулирование охраны окружающей среды разви-

вается как на универсальном, так и на региональном уровнях.   Существен-

ная роль в этом развитии отводится  деятельности международных органи-

заций. /2/

        Основные направления  инженерной  защиты окружающей среды от  за-

грязнения и других видов антропогенных воздействий –  это внедрение ре-

сурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии,  биотехноло-

гия, утилизация  и детоксикация отходов и главное – экологизация всего

производства, при котором  обеспечивалось бы включение всех видов взаи-

модействия  с  окружающей средой  в  естественные циклы  круговорота ве-

ществ.   Эти принципиальные направления основаны на цикличности мате-

риальных ресурсов и  заимствованы у природы, где, как известно,  действу-

ют замкнутые циклические процессы.  Технологические процессы, в кото-

рых в полной мере учитываются;  все взаимодействия  с  окружающей сре-

дой и приняты меры  к  предотвращению отрицательных последствий,  на-

зывают экологизированными. /3/

  

 

 

 

 

Западная Сибирь, как  известно, более развитый регион в  сравнении

с Восточной Сибирью и даже  с Дальним Востоком,  причем  как в плане

промышленности,так и  в сельском хозяйстве. К основным отраслям, на ко

торых специализируется регион относятся следующие:

 

1. Черная металлургия – сконцентрирована в зоне республики Ал-

тай и близ города Новокузнецк  и базируется на угольном сырье

Кузбасса и природной руде;

 

2. Цветная металлургия – также является приоритетной отраслью

западносибирской промышленности – получила  свое развитие

в большей степени  алюминиевая отрасль, используя  нефелины.

Также используются сплавы и олово, получаемые из прирозно

го дальневосточного сырья.      На Беловском  цинковом заводе

осуществляются  промышленные работы выплавления цинка

путем обработки полиметаллов;

 

3. Топливная промышленность – самая наиважнейшая и крупная

база в России,  дающая  более  половины  нефти и газа  по всей

Российской Федерации;

 

4. Машиностроение  – производство продукции,  которая имеет

огромный спрос во всех регионах Сибири. К примеру  Кузбасс

славится изготовлением  оборудования и станков, предназначе

нных для горной, промышленной и металлургической обрабо-

ток.

 

 

 

 

 

Новосибирск, в свою очередь, выпускает турбогенераторы, ста

ночное оборудование и прессы.   Рубцовск (Республика Алтай)

специализируется на тракторном производстве. Томск, наряду

с Новосибирском  –  на приборостроении и электрической тех-

нике.

 

5. Химическая промышленность, энергетика  и  трубопроводный

транспорт – вкупе с транссибирской магистралью вносят свою

лепту в промышленность Западной Сибири, выполняя свою на

значенную миссию.    Пожалуй,  единственный существенный

минус во всем этом заключается в острой экологической проб-

леме региона,связанной с нефтяной промышленностью и даль-

нейшей переработке  газа. /4/

 

          

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Способы очистки  отходящих газов от загрязнителей

 

        Каждая отрасль промышленного производства имеет свою специфи-

ку образования  газообразных отходов  различного химического состава.

        К примеру,современное машиностроительное предприятие,как пра-

вило, включает несколько  цехов и производств,  таких, как  литейные, за-

готовительные,  кузнечно-прессовые  и механические, цехи термической

обработки и гальванопокрытий, сварочные и деревообрабатывающие це-

хи и др. Иногда в  состав предприятия входят также  испытательные стан-

ции, цехи  по производству и переработке неметаллических материалов,

котельные и другие вспомогательные  подразделения. Наиболее крупны-

ми источниками пылегазовыделений  в атмосферу являются литейные це

хи, а именно, вагранки,  электродуговые и индукционные печи,  участки

выбивки и очистки  литья. При плавке 1 т металла в открытых чугуноли-

тейных вагранках выделяется от 900 до 1200 м³ колошникового газа, ко-

торый загрязняет атмосферу  оксидами углерода (СО), диоксидами серы

и азота, парами масла, полидисперсной пылью и другими загрязняющи-

ми веществами. Химический состав ваграночной пыли зависит от соста-

ва металлозаварки, топлива,условий  работы вагранки. В закрытых чугу-

нолитейных  вагранках  производительностью 5 – 10 т/ч на 1 тонну вы-

плавленного чугуна  приходится  11 – 13 кг выделяющейся пыли,   190 –

200 кг оксида углерода; 0,4 кг диоксида  серы; 0,7 кг углеводородов и др,

при этом концентрация пыли в отходящих газах составляет 5 – 20 г/м³.

         Химический состав пыли  от электродуговых печей  при выплавке

стали зависит от марки выплавляемой стали. Средний фракционный со-

став пыли при размере частиц до 2 мкм составляет более 50%, 2 – 4 мкм

- более 20%,   от 4 до 10 мкм   –  в диапазоне  от 2 до 6%  и достигает 9%

при размерах частиц более 10 мкм. /5/

 

 

 

 

       Атмосфера –  весьма подвижный и изменчивый элемент природной

среды, находящийся в непрерывном  взаимодействии и обмене с други-

ми её частями – гидросферой  и литосферой. /6/

       Поэтому очень  важно придать охране атмосферного  воздуха от за-

грязнения особое внимание, так как  он теснее всего связан  с  другими

компонентами биосферы.

       Основное направление защиты воздушного бассейна от  загрязне-

ний вредными веществами – создание новой безотходной технологии

с замкнутыми циклами производства и  комплексным использованием

сырья.    Многие действующие предприятия используют технологиче-

ские процессы с открытыми циклами производства.  В этом случае от-

ходящие газы перед  выбросом  в  атмосферу подвергаются очистке  с

помощью скрубберов, фильтров и т.п.  Это дорогая технология, и толь

ко в редких случаях  стоимость извлекаемых из отходящих  газов веще-

ств может  покрыть расходы на строительство  и эксплуатацию очист-

ных сооружений.  Наиболее распространены при очистке газов адсор-

бционные и каталитические методы.  Санитарная очистка промышлен

ных газов включает в себя очистку от СО2, СО, оксидов азота, SO2, от

взвешенных частиц. /7/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.2 Очистка газов от СО2

 

а.) Адсорбция водой  –  простой и дешевый способ, однако эффектив-

ность очистки мала, так  как максимальная поглотительная способно-

сть воды – 8 кг СО2 на 100 кг воды.

 

б.) Поглощение растворами этанол-аминов по реакции:

     2R – NH2 +  СО2 + H2O -> (R – NH3)2CO3.

В качестве поглотителя  обычно применяется моноэтаноламин.

 

в.) Холодный метанол СН3ОН является хорошим поглотителем

     СО2 при -35°С.

 

г.) Очистка цеолитами  типа СаА.  Молекулы СО2 очень малы

     (d = 3,1 А).  Для извлечения СО2 из природного газа и уда-

     ления продуктов  жизнедеятельности (влаги и СО2) в совре

     менных  экологически изолированных системах (космиче-

     ские корабли,  подводные лодки и т. п.)  используются мо-

     лекулярные сита типа СаО. /7/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.3 Очистка газов от  СО

 

а.) Дожигание на Pt/Pd (платино-палладиевом) катализаторе:

     2CO + O2 > 2CO;

 

б.) Конверсия (адсорбционный  метод):

     СО + Н2О - *СО2 + Н2.

 

 

1.1.4 Очистка газов от  оксидов азота

 

В химической промышленности очистка от оксидов азота на 80%

и более осуществляется в основном в результате превращений  на ка-

тализаторах.

 

а.) Окислительные методы основаны на реакции окисления оксидов

     азота с  последующим поглощением водой  и образованием HNO3:

 

1. окисление озоном в жидкой фазе по реакции:

2NO + O3 + H2O -> 2HNO3

 

2. окисление кислородом при высокой температуре:

2NO + O2 -> 2NO2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б.) Восстановительные каталитические методы основаны на восстано-

     влении  оксидов азота до нейтральных  продуктов в присутствии ка-

     тализаторов  или под действием высоких  температур в присутствии

     восстановителей.

 

в.) Сорбционные методы  Это адсорбция оксидов азота водными раст-

     ворами  щелочей и известью СаСО3  и адсорбция оксидов азота тве-

     рдыми сорбентами (угли, торф, силикагели, цеолиты).

    

Эти методы подразделяются на 2 вида:

 

1. Очистка газов от SO2

 

        Эффективность очистки зависит  от  множества факторов:  парци-

        альных давлений SO2 и О2 в очищаемой газовой смеси; температу-

        ры отходящих газов;  наличия  и свойств твердых  и   газообразных

компонентов; объема очищаемых  газов; наличия и доступности хе

мосорбентов; потребности в продуктах утилизации SO2;    требу-

емой степени очистки  газа.

 

 

 

 

                  

 

 

 

         

              

            

2. Очистка газов от взвешенных частиц, например пыли

 

            Можно выделить несколько методов улавливания частиц пыли:

 

            - гравитационное оседание;

 

            - центрифугирование;

 

            - электростатическое оседание;