Безвідходні та маловідходні технології

Міністерство  освіти і науки , молоді та спорту України

Черкаський державний  бізнес-коледж

 

 

 

 

 

 

Реферат

з предмета « Основи екології»

на тему: «Безвідходні та маловідходні технології »

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                   Виконала студентка

                                                                                   групи 1Б-11,ЧДБК 

                                                                                   зі спеціальності 

                                                                                   «Бухгалтерський облік»

                                                                                   Маловічко Марина Сергіївна 

 

                                                                                   Перевірив викладач:

                                                                                   Прокопенко Надія Дмитрівна 

 

Черкаси-2012

План

Вступ

          1. Що таке ТПВ

  2.Безвідходна переробка відходів

3.Методи утилізації вуглецемісних відходів

Висновок

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

В даний час на підприємствах  гірничодобувної, металургійної, хімічної, деревообробної, енергетичної, будівельних  матеріалів та інших галузей промисловості Російської Федерації щорічно утворюється близько 7 млрд. т. відходів. Використовується ж лише 2 млрд. т., або 28% від загального обсягу. У зв'язку з цим, у відвалах і шламосховищах країни накопичено близько 80 млрд. т. тільки твердих відходів. Під полігони для їх зберігання щорічно відчужуються близько 10 тис. га придатних для сільського господарства земель. Найбільша кількість відходів утворюється при видобуванні та збагаченні сировини. Так, в 1985 році обсяг розкривних, попутно видобутих порід і відходів збагачення в різних галузях промисловості колишнього Радянського Союзу був, відповідно, 3100 і 1200 млн. м3. Велика кількість відходів утворюється в процесі заготівлі і переробки деревної сировини. На лісозаготівлях відходи складають 46,5% від загального обсягу вивезеної деревини. У нашій країні утворюється щорічно понад 200 млн. м3 деревних відходів. Дещо менше відходів виходить на підприємствах чорної металургії. У 1994 році вихід вогненно-рідких шлаків склав 79,7 млн. т., у тому числі 52,2 млн. т. доменних, 23,3 млн. т. сталеплавильних і 4,2 ??млн. т. феросплавних. Значно більше відходів на 1 т. металу виходить при виробництві кольорових металів. У процесі збагачення руди - від 30 до 100 т. подрібнених хвостів на 1 т. концентратів, а при плавці руди на 1 т. металу - від 1 до 8 т. шлаків, шламів та інших відходів. Щорічно на підприємствах хімічної, харчової, мінеральних добрив та інших галузей промисловості утворюється більше 22 млн. т. гіпсовмісткою відходів і близько 120-140 млн. т. опадів стічних вод (у сухому вигляді), близько 90% з яких виходять при нейтралізації виробничих стічних вод.

У всьому світі переробка  та утилізація побутових відходів стають все більш злободенною проблемою. Головним чином це стосується великих  густонаселених міст, де щорічно накопичуються мільйони кубометрів всілякого сміття. Димлячі звалища, купи викинутого непотребу, переповнені сміттєві баки - в Україні такі картини знайомі багатьом міським жителям. Підраховано, що кожного року в країні накопичується тільки твердих побутових відходів 140 мільйонів кубометрів, а до 2005 року ця цифра зросте до 190 мільйонів. Проблему знищення такої величезної маси сміття, безперечно, можна віднести до категорії екологічних, з іншого боку, вона найтіснішим чином пов'язана з вирішенням складних технічних і економічних питань.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Що таке ТПВ

Екологічну обстановку в містах з високою щільністю  населення незалежно від того, є в них шкідливі виробництва  чи ні, багато в чому визначає стан системи  санітарної очистки від непромислових відходів. До них відносяться головним чином тверді побутові відходи, чи ТПВ, як називають їх фахівці. Так позначають все сміття, яке щодня накопичується в наших будинках і квартирах і виконує шлях від сміттєпроводу до дворового контейнера і далі до міського сміттєзвалища. Сюди ж відносяться відходи, що супроводжують діяльність комерційних і виробничих фірм, що користуються послугами комунальних служб, садовий і вуличне сміття, листя і деякі інші. Існують розраховані на рік норми накопичення побутових відходів на одну людину, на одне місце в готелі, на квадратний метр торгової площі магазину і т. д. У великих містах на норми накопичення сміття, як правило, впливають рівень розвитку легкої та харчової промисловості, індустрії пакувальних матеріалів, кліматична зона і, звичайно ж, менталітет і добробут населення. У промислових містах центральної частини Росії норма відходів на душу населення оцінюється зараз у 225-250 кілограмів на рік. Для порівняння: у розвинених європейських країнах, таких, як Бельгія, Великобританія, Німеччина, Данія, Італія, Нідерланди, Швеція, Швейцарія, Японія, цей показник вже в 1995-1996 роках досяг 340-440 кілограмів, в Австрії та Фінляндії - понад 620 , а в США перевищив 720 кілограмів на одну людину на рік. Постійні компоненти побутових відходів, зазвичай потрапляють у дворові контейнери, - папір, картон, харчові рештки, текстиль, деревина, листя, чорний і кольоровий метал, кістки, скло, шкіра, гума, камені, кераміка, полімерні матеріали. Найчастіше туди ж викидаються великогабаритні відходи: будівельне сміття, відслужила свій вік меблі, побутова техніка та інші. Багато відходи токсичні. Тільки одна "пальчикова" батарейка заражає солями важких металів та хімікатами 20 кубометрів сміття, а з розбитими термометрами та ртутьвмісних приладами на звалища щорічно потрапляє велика кількість ртуті, у Франції ця цифра підрахована - 5 тонн.

Частка полімерних матеріалів у  побутових відходах за останні 30 років  різко зросла у всіх розвинених країнах. У Японії та Італії вона становить  зараз 10-15%, в Москві - 6%. Останні 20-25 років при більш-менш постійному складі всіх інших компонентів у загальній масі відходів зростає частка полімерних матеріалів. У промислово розвинених країнах, таких, як Японія і держави Європейського Союзу, вона найбільша - 10-15%, в Москві - всього 6%, але зростання в наявності: у 1960 році частка полімерів у побутових відходах столиці становила 0,7%. Це, очевидно, пов'язано з дедалі більшим застосуванням полімерної упаковки, яка в 1960-х роках була великою рідкістю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Безвідходна переробка  відходів

Зараз у світовій практиці застосовується більше десятка технологій спалювання побутових відходів. За оцінкою Всеросійського теплотехнічного  інституту (ОТІ), що виробляється при  їх реалізації теплова енергія найбільш ефективно використовується в трьох випадках: при спалюванні твердих відходів на колосникових решітках, в топці з псевдозрідженим (киплячим) шаром і за технологією, званої "Піроліз - високотемпературне спалювання". Спалювання на колосниках в шарової топці вважається найпоширенішою технологією. За цим методом працюють більшість зарубіжних сміттєспалювальних заводів і всі, збудовані до теперішнього часу в Росії. Спалювання відходів у топках з псевдозрідженим шаром широко поширене в Японії. В Європі таких заводів тільки два - в Іспанії та Німеччині, будівництво ще двох ведеться у Франції і в Росії (Москва). У США працює завод зі спалювання відходів в циркулюючому псевдозрідженому шарі. На жаль, обидві ці технології не вирішують проблему утилізації та знешкодження твердих залишків - шлаку і особливо летючої золи, яка уловлюється системою газоочистки. Але якщо шлак можна використовувати, наприклад на засипці ярів або в будівництві (див. "Наука і життя" № 5, 1996 р.), то золу доводиться захоронювати на спеціально обладнаних полігонах, оскільки вона адсорбує важкі метали та інші токсичні речовини. Є й інші шляхи переробки твердих залишків, але всі вони вимагають додаткових матеріальних витрат.

 

На діаграмі показана енергетична ефективність одинадцяти застосовуваних у США технологій переробки побутових відходів. Найбільшим енергетичним ефектом мають комбіновані методи з застосуванням установок з утилізації матеріалів і спалюванню або безпосереднє спалювання непідготовлених відходів з виробленням теплової та електричної енергії, а найменшим - компостування з похованням неорганічних залишків: 1 - утилізація плюс спалювання; 2 - спалювання непідготовлених відходів; 3 - утилізація матеріалів з роздільним збором плюс спалювання; 4-безпосереднє спалювання палива, отриманого з відходів; 5 - утилізація матеріалів з роздільним збором плюс спалювання палива, отриманого з відходів; 6 - утилізація відходів з роздільним збором плюс спалювання плюс компостування; 7 - утилізація матеріалів з роздільним збором плюс поховання; 8 - поховання зі збором газу; 9 - підготовка палива, отриманого з відходів, плюс компостування; 10 - утилізація матеріалів з роздільним збором плюс поховання плюс компостування; 11 - компостування відходів плюс поховання. Знешкодити золу і шлак дозволяють комбіновані технології спалювання відходів при високій температурі. До них відноситься, наприклад, практично нешкідлива комбінована технологія німецької фірми "Сіменс" під назвою "Піроліз - високотемпературне спалювання". З її впровадженням переробка ТПВ стала майже повністю безвідходної. Перший великомасштабний завод, що працює за даною технологією, побудований в місті Вюрт (Німеччина). Новий метод поєднує в собі низькотемпературний піроліз (обробку відходів без доступу кисню) і подальше їх спалювання при високій температурі. Зараз на заводі йдуть промислові випробування. Після початку експлуатації він зможе приймати 100 тисяч тонн побутових відходів на рік. Комбінована технологія фірми "Сіменс" вигідно відрізняється від інших тим, що, по-перше, з побутових відходів отримують матеріали, придатні для використання практично без подальшої обробки. По-друге, що виходять з установки гази за ступенем очищення відповідають найсуворішим вимогам, більш того, часто вміст у них шкідливих речовин набагато нижче встановлених меж. Нарешті, метод дає можливість використовувати виділяється при спалюванні відходів тепло для виробництва електроенергії та централізованого теплопостачання або направляти його на технологічні потреби.

 

 

 

Методи утилізації вуглецевмісних відходів

У світовій практиці для  утилізації та знешкодження ТПВ використовують термічні, хімічні, біологічні та фізико-хімічні  методи

До термічних методів знешкодження відходів відносяться спалювання, газифікація та піроліз.

Спалювання - найбільш відпрацьований і використовуваний спосіб. Цей метод  здійснюється в печах різних конструкцій  при температурах не менше 1200 ° С. У результаті згоряння органічної частини відходів утворюються діоксид вуглецю, пари води, оксиди азоту й сірки, аерозоль, оксид вуглецю, бензопірен і діоксини. Зола, що має в своєму складі нерухому форму важких металів, накопичується в нижній частині печі й періодично вивозиться на полігони для поховання або використовується у виробництві цементу.

Газифікація - широко використовуваний в металургії спосіб переробки некоксівного вугілля - здійснюється у вихрових реакторах  або печах з киплячим шаром  при температурах 600-1100 ° С в атмосфері газифицирующего агента (повітря, кисень, водяну пару, діоксид вуглецю або їх суміш). У результаті реакції утворюються синтез-газ (H 2, СО), туман з рідких смолистих речовин, бензопірену і діоксинів. Реакція газифікації відбувається у середовищі з відновними властивостями, тому оксиди азоту й сірки практично не утворюються. Маса туману при 600 ° С може доходити до 30% від маси синтез-газу. При збільшенні температури газифікації частка туману в масі синтез-газу падає і при температурі понад 1100 ° С близька до нуля.

Горюча суміш водню  та оксиду вуглецю спалюється на пальниках  при 1400-1600 ° С або використовується в каталітичному процесі синтезу  метилового спирту. Зола, що залишається  після газифікації, може містити  залишковий вуглець і солі важких металів, розчинні у воді. Після перевірки золи на відсутність бензопірену, діоксинів та важких металів у рухомий формі вона може бути відправлена ??на поховання.

Піроліз - найбільш вивчений процес широко використовується для  виробництва активованого вугілля з деревини. Піроліз нафтовмісних відходів проводять при температурі 600-800 ° С з вакуумуванням реактора. При цьому протікають реакції коксо-і смолоутворення, розкладання високомолекулярних сполук на низькомолекулярні, рідку і газоподібну фракції, а якщо вуглеводневі відходи містять сірку, то утворюються також сірководень і меркаптани. Оксиди азоту й сірки практично не утворюються.

Хімічні методи знешкодження рідких і твердих нафтовмісних відходів полягають у додаванні до нейтралізуемой масі хімічних реагентів. У залежності від типу хімічної реакції реагенту з забрудненням відбувається осадження, окислення-відновлення, заміщення, комплексоутворення.

Для хімічної іммобілізації  або компексоутворення використовують неорганічні в'яжучі типу цементу, золи, силікатів калію і натрію, вапна і гелеутворюючих речовин (бентоніт або целюлоза). Іммобілізацію використовують для зв'язування важких металів, радіоактивних відходів, поліциклічних і ароматичних вуглеводнів, трихлоретилену і нафтопродуктів.

Недоліком комплексоутворення є нестійкість в'яжучих речовин до атмосферної та грунтової вологи, швидких змін температури, що призводить в результаті до руйнування композиційного матеріалу. Обсяг відходів після комплексоутворення зменшується тільки в 2 рази.

Біологічні методи знешкодження ПО і ТПВ знаходять все більш широке застосування в нашій країні і особливо за кордоном. Вони засновані на здатності різних штамів мікроорганізмів у процесі життєдіяльності розкладати або засвоювати у своїй біомасі багато органічні забруднювачі. У процесі біообезврежіванія відбувається вторинне забруднення атмосферного повітря продуктами гниття клітин мікроорганізмів - сірководнем та аміаком.

Фізико-хімічні методи утворюють найбільш представницьку групу методів знешкодження ПО і ТПВ. При створенні фізичних полів у пористих середовищах починають протікати одночасно безліч фізико-хімічних процесів.

При накладенні поля механічних напружень забруднений грунт  інтенсивно перемішується і відбувається очищення частинок грунту від поверхневих забруднень.

Гідродинамічний вплив  на грунт або грунт супроводжується  суфозія, вилуговуванням, адсорбцією, дифузією і виносом забруднень з  порового простору грунтів.

Електрохімічне окислення  застосовується для очищення грунтів  від хлорованих вуглеводнів і фенолу. Ефективність окислення фенолу 70-92%.

Електрохімічне вилуговування - це метод очищення грунтів, заснований на висолажіваніі забруднень або  переведення важких металів у  рухливу форму. Однак метод потребує внесення додаткових хімічних реагентів.

Електродеструкція здійснюється при електрохімічному розкладанні  токсичних органічних сполук на електродах з утворенням нетоксичних речовин. Перевага методу в низькій вартості і високої ефективності.

При електродіаліз порового розчину грунтів і грунтів відбувається очищення від забруднень в колоїдній формі, знесолення в середній частині міжелектродного простору.

Електрокінетичні методи почали широко застосовуватися з 60-х  років. Електрокінетичні обробка застосовується для очищення глинистих і суглинних грунтів. Електрокінетичні явища, що спостерігаються в пористих середовищах при протіканні постійного електричного струму, поділяються на електроосмос і електрофорез.

При електроосмос іони, що містяться в рідині, переміщуються  відносно нерухомої зарядженої поверхні мінеральних часток грунту, захоплюючи при цьому забруднення в розчиненому або рідкому стані. Електроосмотичного швидкість потоку пропорційна добутку сили потоку на величину Дзетта-потенціалу і на питому поверхню пористого середовища.