Шпаргкалка по "Экологии"

Стружки, металлические опилки, окалина могут найти применение при коагуляционной очистке ст вод от активных красителей. Отходы древесины широко исп-ся для изготовления товаров культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода.

До 98% сильно токсичного металла (нп кадмия) можно удалить из ст вод с пом обычных древесных опилок, предварительно обработанных щелочью. Возможна переработка пром отходов, содержащих органические в-ва наряду с др естественными и искусственными орг материалами в сырье для получения пористых углеродных адсорбентов – активных углей.

Наиболее рац метод ликвидации пластмассовых отходов – высокотемпературный нагрев без доступа воздуха (пиролиз).

Шламы из отстойников очистных сооружений и цехов хим и электрохим обработки Ме нейтрализуются и сушатся.

Шламы после электрохим обработки (ЭХО) Ме предст собой смесь, меняющуюся по составу, содержащую гидроксиды и основные соли металлов – Fe, Ni, Co, Al, Ti и др. Схема утилизации шламов: шламосодержащий р-р –> отделение шлама -> промывка, сушка шлама –> утилизация шлама (три стрелки: регенерация Ме пиро- и гидрометаллургической переработки; пр-во строй материалов; пр-во катализаторов, флюсов, электродных обмазок, красок и пигментов).

15. Способы отделения твердой фазы. Седиментация, центрифугирование, фильтрование, электрофлотация, электрофорез.

Для отделения твердой фазы пользуются следующими методами:

1. гравитационные (седиментация, фильтрация)

2. центробежные (центрифугирование, разделение в циклонах)

3. мембранные (микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, испарение через мембрану, диализ)

4. электрохимические (электрофлотация, электрофорез, электродиализ, электроосмос).

Центробежное отделение тв фазы происходит под действием центробежных и центростремительных сил.

Седиментация – осаждение частиц под действием гравитационного поля. Для улучшения отделения тв фазы дисперсных систем седиментацией необходимо применение спец в-в – флокулянтов, способствующих агрегации или флокуляции частиц и увеличению ск-ти осаждения взвесей. Флокулнты – водорастворимые полимеры с полярными концевыми функциональными группами. Они связывают взвеси в рыхлые сетчатые агрегаты. Эти методы получили распространение для сгущения очищаемой среды и первичного выделения осадков. Метод дает положительный эффект в комбинации с др методами.

Центрифугирование – разделение твердых и жидких фаз в поле центробежных и центростремительных сил. Аппараты для центрифугирования: центрифуги и открытые, напорные или многоярусные гидроциклоны.

Существует ряд центрифуг и центробежных аппаратов различного типа. Однако движение частиц в гравитационном поле одинаково независимо от аппарата. Скорость движения частиц зависит, в первую очередь, от центробежного эффекта (он прямо пропорционален радиусу центрифуги, квадрату угловой ск-ти и диаметру частиц). После центрифугирования для выделения конечного продукта необходимы операции промывки и сушки осадка.

Фильтрация. Фильтры – устройства, в которых очистка жидкостей от частиц твердой фазы осуществляется в процессе их протекания через перегородку, имеющую сквозные микроканалы (поры). Фильтрующая перегородка может задерживать тв частицы либо своей поверхностью с образованием осадка, либо внутренней извилистой поверхностью микроканалов. Движущая сила процесса фильтрования – разность значений давления по обе стороны фильтровальной перегородки.

Виды фильтров: 1. сетчатые: служат для задержания грубых частиц. Изгот-ся из 1 или неск-ких слоев ткани или Ме сетки.

2. волокнистые: их делают из фильтровальной бумаги, спец картона и т.п. применяются лишь при небольших скоростях течения фильтрующегося р-ра (суспензии)

3. зернистые: игот из песка (кварцевого), дробленого шлака, гравия, антрацита и т.п.

Фильтрование под вакуумом примен для очистки маловязких жид-тей.

В основе метода флотации лежит использование различий  в смачивании разделяемых частиц водой. Сущность метода электрофлотации сост в том, что удаление частиц дисперсной фазы осущ путем флотации их тонкодиспергированными пузырьками водорода и кислорода, образующимися в рез-те электролиза водной части осветляемой жидкости. При этом на катоде происходит реакция:

2H2O + 2e -> H2 + 2OH-. Образовавшийся OH- - ионы движутся в направлении анода, где отдают свой заряд с выделением кислорода:

4OH- - 4e -> 2H2O + O2.

Электрофорез – процесс переноса частиц в электрическом поле. Причина явления – наличие разноименных зарядов у тв и жидкой фаз. В результате возникновения электрического поля м/у электродами благодаря малым размерам частиц дисперсной фазы происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. Заряд на частицах обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо за счет ионизации поверхностных молекул вещества. Если дисперсная фаза заряжена отрицательно, коллоидные частицы вместе и адсорбированными на них отрицательными потенциалопределяющими ионами движутся к аноду, а положительно заряженные противоионы – катоду. И наоборот.

16. Классификация газовых выбросов. Источники газовых выбросов.

Основными источниками загрязнений атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспорт, энергетические системы. Теплоэнергетика – 27%, черная металлургия – 24.3%, цветная металлургия – 10.5%, нефтедобыча и нефтехимия – 15.5%, транспорт – 13.3%, стройиндустрия – 8.1%, химическая промышленность – 1.3%.

В атмосферу Земли ежегодно выбрасывается (млн. т): пыли – 250, оксид углерода – 200, диоксид серы – 150, оксид азота – 50, различные углеводороды – 50. Диоксида углерода – 20 тысяч.

Загрязнения в атмосферу могут поступать непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. Залповые выбросы возможны при авариях или сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды, иногда на значительную высоту, что происходит при взрывных работах и авариях.

Организованный промышленный выброс – выброс, поступавший в атмосферу через специально сооруженные газоотводы, воздуховоды, трубы. Могут быть технологическими (при технологических процессах, при продувке оборудования, труб ТЭС, котельных) и вентиляционными (общеобменной и местной вытяжной вентиляции).

Неорганизованный – поступавший в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки и хранения продукта.

Почти все технологические процессы в цехах металлопокрытий являются источниками выделения в воздушную среду вредных веществ. Загрязнения поступают в атмосферу при сварке (выделение паров оксидов железа и цинка, аэрозолей марганца, кремния и меди, фторидов и оксидов азота. В воздухе присутствуют оксиды меди, железа, алюминия, магния, хромовый ангидрид, оксиды азота, соединения марганца и фтора) и пайке (в атмосферу поступают аэрозоли свинца, продукты сгорания изоляции проводов и флюсов).

Транспорт. Наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС (CO, NOx, CnHn). Дизельные ДВС выбрасывают в большинстве своем сажу, которая в чистом виде не токсична, но на своей поверхности могут нести молекулы и частицы токсичных веществ. Применение этилированного бензина вызвало загрязнение воздуха весьма токсичными соединениями свинца, обладающими способностью накопления в организме.

Классификация газовых выбросов.

По составу:

–              аэрозоли

o    содержащие твердые отходы (пыль -> частицы размером 5-10 мкм, дым -> частицы размером 0.1-5 мкм)

o    содержащие капельки жидкости (туманы -> капельки размером 0,3 – 5 мкм)

По организации отвода и контроля:

–              организованные

–              неорганизованные

По температуре:

–              нагретые (больше температуры воздуха)

–              холодные

По признакам очистки:

–              выбрасываемые без очистки (организованные и неорганизованные)

–              выбрасываемые после очистки (организованные)

17. Токсическое воздействие вредных выбросов.

Примеси, поступающие в атмосферу, оказывают различное токсическое воздействие на организм человека.

Оксид углерода (СО) воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает удушье. При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает. Первые симптомы отравления оксидом углерода – появление болей в голове, при больших концентрациях – ощущение пульса в висках, головокружение.

Оксиды азота NxOy. Основной выбрасываемый оксид NO2 бурого цвета с резким запахом,, очень ядовит, раздражающе действует на органы дыхания человека. Первый признак отравления оксидами азота – легкий кашель, при повышении их концентрации - сильный кашель, рвота, иногда головная боль.

Диоксид серы SO2 – бесцветный газ с острым запахом. Создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути.

Углеводороды снижают активность, вызывают головную боль, головокружение, раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Особую опасность представляют канцерогенные в-ва, например, бензапирен C20H12.

Пыль различного состава и происхождения. Постоянно присутствует в атмосфере. Опасность для человека представляют тонкодисперсные пыли с размером частиц 0.5-10 мкм, легко проникающие в органы дыхания.

Основной физической характеристикой примесей атмосферы явл-ся концентрация – кол-во в-ва в ед-це объема воздуха при н.у., обычно в мг/м3.

ПДК – максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни не оказывает на чвка и окружающую среду в целом вредного воздействия, включая отдаленные последствия. По времени различают максимально разовую ПДК и среднесуточную ПДК.

12. Очистка сточных вод от нефтепродуктов.

Сточ воды, содержащие нефтепродукты (бензин, керосин, масла, мазут, смазочно-охлаждающие жид-ти), образуются в процессе обработки деталей, их промывки, расконсервации, а также при использовании в кач-ве топлива бензина или керосина.

Общепринятая схема очистки ст в от нефтепр-в включает 3 стадии: 1) механическая очистка от грубодисперсных примесей, твердых и жидких; 2) физико-химическая очистка от мелкодисперсных частиц (нп, флотация); 3) глубокая очистка ст вод (озонирование, сорбция, биологическая очистка).

Для отделения масел, жиров, смол, нефти и нефтепродуктов, плавающих на пов-ти ст вод, исп-ют различной конструкции маслоуловители, жироловки, нефтеловушки.

Механическая очистка нефтепр-в осущ в нефтеловушках (горизонтальные отстойники, оборудованные трубопроводами для слива верхнего слоя, содержащего в осн нефтепр-ты, и нижнего – для слива осветленной воды). Вторая стадия очистки нефтесодержащих ст вод – флотация. Для слива в водоемы необходимо проводить очистку от нефтепр-в до санитарных норм. Это достигается путем доочистки воды озонированием, сорбционной или биологической очисткой.

13. Твердые отходы металлургии и теплоэнергетического комплекса, их утилизация. Пути экологического совершенствования этих производств.

Металлургия.

При работе таких производств, как агломерационное, доменное, сталеплавильное, горячего проката, травления металлов образуются значительные массы шламово-пылевых отходов.

В результате взаимодействия золы топлива, компонентов пустой породы и флюсов образуются металлургические шлаки. В зависимости от состава различают основные, в которых преобладают оксиды кальция и магния; кислые, отличающиеся повышенным содержанием оксидов кремния и алюминия, и нейтральные – доменные шлаки. Шлаки содержат богатый спектр химических соединений, поэтому являются ценным сырьем для получения строительных материалов и изделий, являющихся более качественными и дешевыми, чем получаемые из природного сырья.

Основным способом переработки шлаков в настоящее время является их грануляция.

Сталеплавильные шлаки содержат железо, MnO, различные оксиды и сульфиды. Около половины перерабатываемой массы этих шлаков идет на изготовление щебня, около трети используется в качестве оборотного продукта, примерно пятая часть перерабатывается в удобрения для сельского хозяйства. При переработке этих шлаков с помощью электромагнитных сепараторов из них извлекается металл.

Согласно химическому составу шлаки цветной металлургии могут быть условно объединены в три группы:

1.    шлаки никелевых заводов и часть шлаков медных заводов, отличающихся малым содержанием цветных металлов и железа. Перерабатываются в различные стройматериалы и изделия.

2.    медные шлаки, отличающиеся значительным содержанием железа, малым содержанием меди и наличием ≤5% Zn и Pb. Переработка лишь при комплексном извлечении железа, цинка и Pb с одновременной утилизацией силикатной части.

3.    оловянные, свинцовые и часть медных шлаков, отличающихся значительным содержанием Zn, Pb и Sn.

Технологическая схема переработки шлаков выбирается в зависимости от их состава и физико-химических свойств и может включать как гидрометаллургические, так и пирометаллургические способы извлечения металлов. При пирометаллургическом способе осуществляют восстановление металлов из их безводных соединений в условиях высоких температур. Гидрометаллургический метод связан с восстановлением металлов из водных растворов их соединений различными методами.

Энергетические установки.

Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, являются CO2 и H2O, продукты неполного сгорания топлива – оксид углерода, сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твердого топлива, зола, шлаки и прочие механические примеси. По объему образования и составу твердые отходы сжигания топлив-золы и шлаки – близки к металлургическим шлакам. На 80-90% химический состав золошлаковых отходов представлен оксидами Si, Al, Fe, Ca и Mg,  помимо этого в них присутствуют соединения Ti, V, Ge, Ga, S, а также несгоревшие частицы топлив.