Экология воздушного бассейна Земли

Заводы и фабрики, основанные на технологии без отходов, – в общем, индустрия будущего. Уже сейчас такие предприя­тия существуют, например, в легкой и пищевой промышленности. Есть целый ряд предприятий и малоотходного производства. Орен­бургское газовое месторождение стало давать попутную продук­цию – сотни тысяч тонн серы. На Кировоканском химическом за­воде прекращен выброс в атмосферу ртутных газов. Они вторично введены в технологический цикл как деше­вое сырье для производства аммиака и карбамида. Вместе с ними в воздушный бассейн уже не попадает вреднейшее вещест­во – двуокись углерода, составляющая 60 % всех выбросов завода.

Предприятия комплексного использования сырья дают общест­ву огромную выгоду: резко повышается эффективность капиталь­ных вложений и столь же резко снижаются затраты на строи­тельство дорогостоящих очистных сооружений. Ведь полная пе­реработка сырья на одном предприятии всегда дешевле, чем получение тех же продуктов на разных предприятиях. А безотходная техноло­гия устраняет опасность загрязнения окружающей среды. Ис­пользование природных ресурсов становится рациональным, ра­зумным.

История древнего мира рассказывает нам об огнепоклонниках, которые молились пламени. «Огнепоклонниками» можно назвать и металлургов. Пирометаллургия (от древнегреческого «пир» – огонь), в основе которой лежит воздействие высоких температур на руды и концентраты, приводит к загрязнению атмосферы и часто не позволяет комплексно использовать сырье.

В нашей стране немало делается для уменьшения опасности загрязнения среды отходами традиционных металлургических про­изводств, и здесь будущее за принципиально новыми решениями.

На железных рудах Курской магнитной аномалии строится Оскольский электрометаллургический комбинат – первое отечест­венное предприятие бескоксовой металлургии. При таком спосо­бе производства резко снижаются вредные выбросы в атмосферу, открываются новые перспективы получения высококачественных сталей. На Оскольском электрометаллургическом комбинате бу­дет использована новая для отечественной черной металлургии технологическая схема: металлизация – электроплавка. Получен­ные из богатых железорудных концентратов обожженные окаты­ши металлизируются в двенадцати шахтных печах, в которых оксиды железа восстанавливаются нагретым до 850° С газом – смесью СО и Н2.

Поскольку для выплавки высококачественной стали можно обойтись без чугуна, то, значит, становится ненужным доменный процесс с его дорогим и громоздким оборудованием, которое за­грязняет атмосферный воздух.

У новой технологии еще одно важное достоинство: прямое вос­становление железа в потоке позволяет обойтись без кокса. А это означает, что развитию металлургии, не будет помехи из-за со­кращения запасов коксующихся углей.

Проблема отходов не только в том, что при этом загрязня­ется биосфера, но и в том, что некомплексно используется сырье.

Только на уральских предприятиях цветной металлургии при выплавке меди из медно-цинковых концентратов с отвальным шлаком и пылью ежегодно теряется 70 тыс. тонн цинка. Кроме цин­ка, руда содержит серу, железо. Кстати,     50 – 60 % стоимости мно­гих медных руд приходится на серу и еще 10 – 12 % на железо.

На Иртышском полиметаллическом комбинате действует агрегат                     КИВЦЭТ. За этим названием принципиально новый процесс получения цветных металлов – кислородно-взвешенная циклонно-электротермическая плавка. Цель процесса – объединить в одном агрегате все операции от подго­товки руды, выходом готового металла, используя в качестве топлива серу, ранее выбрасываемую в атмосферу.

Самое трудное – это отойти от традиции, преодолеть инерцию мышления. Восемь тысяч лет существует цветная металлургия. Из глубины веков пришли к нам апробированные, ставшие уже каноническими технологические процессы. Немыслимо было пред­ставить завод без мрачных «зонтиков» ядовитого дыма.

Главные «участники» нового процесса – кислород и электри­чество. Соответственно и сам агрегат состоит из двух зон. В первой идет подготовка руды и плавка. Топливом здесь вместо кокса служит сера, содержащаяся в самой руде. Она полностью сгорает в кислороде, выделяя большое количество тепла. А затем расплав поступает во вторую зону и течет между электродами, распадаясь на составные части. Некоторые металлы, цинк напри­мер, испаряются и конденсируются потом в чистом виде, другие выпускаются сразу в ковш. КИВЦЭТ позволяет извлекать из руды буквально все, что в ней есть. Так, из сырья на заводе по­лучают не только такие традиционные металлы, как медь, свинец, цинк, но и кадмий и редкие металлы.

Пока что с помощью КИВЦЭТ получают такую же медь, как и в шахтных печах. Металл нуждается в дополнительной обра­ботке. В будущем намечается «обучить» агрегат выплавлять чи­стую медь.

КИВЦЭТ запатентован в США, Германии, Франции и др. – в 18 странах. Металлургов привлекает в нем не только простота в обращении и обслуживании, не только возможность автоматизи­ровать сложный и трудоемкий процесс выплавки металла, не только отсутствие вредных выбросов, но и в первую очередь его неприхотливость: ведь он способен перерабатывать сырье, кото­рое раньше считалось бросовым – с содержанием металла в 6 – 7 раз ниже нормы. Никакая другая технология такое сырье не возьмет. Более того, и отходов металла в шлаке у него гораздо меньше, чем при обычном процессе.

В ноябре 1979 г. в Женеве состоялось общеевропейское сове­щание на высоком уровне по сотрудничеству в области охраны окружающей среды. На нем представлены практически все евро­пейские государства, а также США и Канады. Совещание при­няло Декларацию о малоотходной и безотходной технологии и ис­пользовании отходов.

В Декларации подчеркнута необходимость защитить человека и окружающую его среду и рационально использовать ре­сурсы путем поощрения развития малоотходной и безот­ходной технологии и использования отходов. Сокращение от­ходов и выброса загрязняющих веществ и в различных циклах производства намечается путем использования усовершенство­ванных промышленных процессов при создании новых или рекон­струкции существующих производственных объектов, создания продукции с особым учетом требований увеличения ее долговеч­ности, облегчения ремонта и повторного использования, когда это возможно. Большое значение имеют регенерация и использо­вание отходов, превращение их в полезный продукт, в частности, путем извлечения ценных веществ и материалов из отходных га­зов, лучшего использования энергии, содержащейся в отходах н остаточных продуктах. Важно повторное использование больше­го количества отходов в качестве вторичных сырьевых материа­лов в других производственных процессах. Рекомендуется рацио­нальное использование сырьевых материалов в производственных процессах и в течение всего жизненного цикла продуктов, замены истощающихся видов сырья другими доступными видами. Необхо­димо рациональное использование энергетических ресурсов в про­цессе производства и потребления энергии и в случае практиче­ской осуществимости – использования сбросного тепла.

Большое внимание уделяется оценке промышленного приме­нения в производственных масштабах малоотходной и безотходной технологии в целях оптимального использования сырья и энергии, включая возможности регенерации, рециркуляции и экономиче­скую эффективность, с учетом экологических и социальных по­следствий.

Для создания безотходного промышленного производства а масштабах всей страны необходимо разработать научно-техниче­ские основы планирования и проектирования региональных терри­ториально-промышленных комплексов, в которых отходы одних предприятий могли бы служить сырьем для других. Внедрение таких комплексов неизбежно потребует перестройки связей между предприятиями и отраслями народного хозяйства, больших за­трат. Однако все это со временем окупится сторицей, поскольку промышленность получит огромный приток ранее не используемых сырья и материалов, не говоря уже о том, насколько чище и без­вреднее станет окружающая нас среда.

3. Санитарно-защитные зоны

Предприятия, их отдельные здания и сооружения с технологическими процессами, являющимися источниками выделения в атмосферный воздух вредных и неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами.

Размер санитарно-защитной зоны до границы жилой застрой­ки устанавливается: а) для предприятий с технологическими про­цессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными и неприятно пахнущими веществами, непо­средственно от источников загрязнения атмосферы сосредоточен­ными (через трубы, шахты) или рассредоточенными выбросами, а также от мест загрузки сырья или открытых складов; б) для тепловых электрических станций, производственных и отопительных котельных – от дымовых труб.

4. Эффективное сжигание топлива

С помощью рационального сжигания топлива можно добиться уменьшения выбросов в атмо­сферу. Так, ученые Московского энергетического института разра­ботали специальное устройство в топках парогенераторов для эффективного сжигания различных видов топлива.

Новая схема создает в топке такую аэродинамическую обста­новку, что топочные газы поступают в самую активную зону пламени. В зависимости от компоновки горелок можно создать два режима – полного или частичного пересечения топливовоздушных струй. В первом случае при сжигании жидкого или газообразного топлива в активную зону попадает 70 – 80 % инертных примесей. В результате на 30 – 40 % снижается образование серного ангид­рида и на 50 – 60 % – оксидов азота. Второй режим предназначен для оптимальной концентрации низкореакционных топлив в ядре горения. При этом выброс вредных оксидов снижается на 20 – 30 %.

Экономия от внедрения новых схем сжигания составляет в год примерно 2 тыс. т условного топлива на один агрегат. Установле­но, что в топочном мазуте содержится гораздо меньше азота, чем в твердом топливе, а в природном газе его, как правило, вообще нет. Поэтому при сжигании этих видов топлива сталкиваются с .таким своеобразным явлением: основное количество оксидов обра­зуется из азота, который содержится в воздухе, используемом для поддержания горения. Как сократить величину этих выбросов?

Образование оксидов азота можно ограничить, если в топку котла подавать лишь минимально необходимое для горения ко­личество воздуха и одновременно возвращать часть дымовых га­зов, покидающих котел. Это уменьшит концентрацию кислорода в топке и температуру факела, что в конечном счете замедлит реакцию окисления азота

Реализуя эту обнадеживающую техническую идею, котлострои­тели спроектировали и организовали производство газомазутных котлов с разноплотными панелями, изготовленными из плавнико­вых труб. В них смонтированы специально разработанные уни­фицированные горелки и паромеханические форсунки, которые обеспечивают практически полное выгорание топлива во всем диапазоне рабочих нагрузок. Поставка предприятиями этого обо­рудования на ТЭС сократила выбросы в атмосферу, как оксидов азота, так и частиц сажи. Одновременно повысились экономич­ность и надежность оборудования.

5. Выброс через высокие трубы

На тепловых электростанциях и металлургических заводах сооружают дымовые трубы. У дымо­вой трубы два назначения: первое – создавать тягу и тем самым заставлять воздух – обязательный участник процесса горения – в нужном количестве и с должной скоростью входить в топку; второе – отводить продукты горения – вредные газы и имеющиеся в дыме твердые частицы – в верхние слои атмосферы. Благодаря непрерывному турбулентному движению вредные газы и твердые частицы уносятся далеко от источника их возникновения и рас­сеиваются.

С введением требований о нормировании содержания вредных веществ в атмосферном воздухе возникла необходимость опреде­лять расчетным путем степень разбавления вредных веществ, по­ступающих в атмосферу из организованных источников выброса. Эти данные используются для сопоставления расчетных концент­раций вредных веществ в околоземном слое с предельно допусти­мыми концентрациями этих веществ.

Для рассеивания сернистого ангидрида, содержащегося в ды­мовых газах тепловых электростанций, в настоящее время соору­жаются дымовые трубы высотой 180, 250 и даже 320 м.

Дымовая труба стометровой высоты позволяет рассеивать мельчайшие вредные вещества в окружности радиусом 20 км до концентрации, безвредной для человека. Труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. В ближайшем окру­жении дымовой трубы создается так называемая теневая зона, в которую совсем не попадают вредные вещества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

              Специфика современных технологических процессов, применяемых  в  таких отраслях промышленности, как химия, нефтехимия,  металлургия,  и  во  многих других делает необходимым изыскание и использование новых методов  борьбы  с вредными выбросами в  атмосферу.  К  решению  этих  вопросов  в  большинстве отраслей промышленности привлечены значительные научные и технические силы.

                    При описании  предлагаемых  методов  очистки  сточных  вод  приводится характеристика сточных вод, указываются их количество на единицу  продукции, требования к составу сточных вод, направляемых на  сооружения  биохимической очистки.

                    Рекомендованные методы эффективны и  экономичны.  Они  используются  с учетом местных условий во всех странах – членах СЭВ.