Экологические проблемы химического производства.

Причины воздействия на окружающую среду

По интенсивности воздействия на окружающую среду промышленное производство оказывает одно из самых сильных воздействий. Основной причиной являются устаревшие технологии на производстве и чрезмерная концентрация производств на одной территории или в пределах одного предприятия. На большинстве крупных предприятий отсутствует система экологической защиты или она достаточно простая.

Замечание 1

Большая часть отходов промышленного производства возвращается в окружающую среду в виде отходов. В готовой продукции в основном используется 1-2% сырья, остальное выбрасывается в биосферу, загрязняя ее компоненты.

Основные источники загрязнения

В зависимости от характера воздействия промышленности на окружающую среду комплексы промышленного производства делят на:

• топливно-энергетический,
• металлургический,
• химико-лесной
• строительный

Основное загрязнение атмосферы приходится на газообразный диоксид серы. [Замечание]

Газообразный диоксид серы –это соединение серы с кислородом.

Данный вид загрязнения носит разрушающий характер. В процессе выброса в атмосфере накапливается серная кислота, которая в дальнейшим является результатом возникновения кислотных дождей. Основными источниками загрязнения являются изделия автомобильной промышленности, использующие в своей эксплуатации серосодержащие угли, нефть и газ.

Помимо этого, на окружающую среду огромное воздействие оказывает черная и цветная металлургия, воздействие химической промышленности. В результате выхлопных газов концентрация вредных веществ с каждым годом растет.

По результатам статистических данных доля вредных веществ в США составляет 60% от общего объема всех вредных веществ.

Рост производства достаточно серьезный. С каждым годом индустриализация преподносит человечеству все новые технологии, которые разгоняют промышленные мощности. К сожалению, защитных мероприятий становится недостаточно, чтобы снизить образовывающийся уровень загрязнения.

Меры по предотвращению экологических катастроф

В основном экологические катастрофы происходят либо в результате человеческой халатности, либо в результате износа оборудования. Средства, которые можно было сэкономить от предотвращенных в свое время аварий можно было бы направить на реконструированние топливно-энергетического комплекса. Это в свою очередь существенно снизило бы уровень энергоемкости экономики.

В результате нерационального природопользования наносится непоправимы ущерб природе. Для того, чтобы разобрать ключевые меры предотвращения загрязнений, необходимо в-первую очередь провести взаимосвязь результатов хозяйственной деятельности и показателями экологичности выпускаемой продукции, технологией ее производства.

От производств данное мероприятие требует значительных затрат, которые необходимо закладывать в планируемое производство. На предприятие необходимо разграничить затраты на три составляющие:

• затраты на производство,
• затраты на окружающую среду,
• затраты на производство продукта до экологического качества или замена продукта на более экологичный.

В России основной промышленности является производство нефти и газа. Несмотря на то, что объемы производство на современном этапе имеют тенденцию к снижению, топливно-энергетический комплекс является крупнейшим источником промышленного загрязнения. Проблемы с экологией начинаются уже на стадии добычи сырья и транспортировки.

Каждый год случается больше 20тыс аварий, связанных с разливом нефти, которая попадает в водоемы и сопровождается гибелью флоры и фауны. Помимо этого аварии несут значительные экономические потери.

Для того, чтобы максимально предотвратить распространение экологической катастрофы - транспортировку нефти экологичнее всего распространять по трубопроводам.

Данный вид транспортировки включает в себя не только систему труб, но и насосные станции, компрессоры и много другое.

Замечание 2

Несмотря на экологичность и надежность данной системы не проходит дело без аварий. Так как около 40% системы трубопроводного транспорта изношено и срок эксплуатации давно истек. С годами на трубах проявляются дефекты, происходит коррозия металла.

Так одной из самых серьезных аварий за последнее время является прорыв нефтепровода. В результате данной аварии в реке Белая оказалось около 1000т нефти. По подсчетам статистики ежегодно экология России терпит ущерб от 700 инцидентов, связанных с разливом нефти. Данные аварии приводят к необратимым процессам в окружающей среде.

Производство нефти и буровое оборудование функционирует в достаточно сложных условиях. Перегрузки, статическое, динамическое напряжение, высокое давление приводит к износу оборудования.

Особое внимание стоит уделить устаревшим станкам-качалкам. При использовании многофазных насосов повышается экологическая безопасность и экономическая эффективность. Помимо этого, появляется возможность утилизировать полученный газ более экономичным и экологичным способ. На сегодняшний день газ из скважины сжигают, хотя для химической промышленности данный газ является достаточно ценным сырьем.

По данным ученых за несколько лет нагрузка на окружающую среду выросла в 2-3 раза. Растет потребление чистой воды, которое беспощадно тратят в промышленном производстве и в сельском хозяйстве.

Проблема чистой воды стала настолько острой на современном этапе человеческого развития, что часто уровень обеспеченности водой устанавливает уровень промышленности и рост городов.

Несмотря на неутешительные прогнозы, государства, развивающихся стран стали уделять большое внимание очистке и контролю за экологической безопасностью. Новые производства не получаю допуск без установки и пуска очистительных сооружений.

В вопросах экологии необходим серьезный вопрос государственного регулирования.

Неуклонный рост выработки различных химических веществ сопровождается, как правило, соответствующим увеличением количества вредных отходов. К отходам относятся продукты побочных реакций не находящие применения, продукты неполного или глубокого превращения, полимеризации, газы, не вступившие в реакцию. Вспомогательные материалы и вещества: отработавшие катализаторы, абсорбенты, адсорбенты, тара и фильтровальные материалы не пригодные для повторного использования и др.; механические потери сырья, промежуточных и готовых продуктов вследствие не герметичности оборудования и коммуникаций; сточные воды химических производств.

Организация мало – и безотходных производств

Основным направлением рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды от загрязнения является создание мало- и безотходных технологических процессов. По определению ЕЭК ООН, безотходная технология - это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство – потребление – вторичные сырьевые ресурсы таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. В соответствии с этим определением безотходное производство является практически замкнутой системой, организованной по аналогии с природными экологическими системами. В природных системах отходы жизнедеятельности одних организмов используются другими организмами, и в целом осуществляется саморегулирующийся биогеохимический круговорот вещества и энергии.

В определении подчеркивается обязательность рационального использования всех компонентов сырья и энергетических ресурсов на всех стадиях переработки сырьевых ресурсов и потребления готовой продукции. Кроме того, безотходное производство должно исключить негативное воздействие на окружающую среду и не должно нарушать ее нормального функционирования.
В основе организации безотходного производства лежит ряд принципов. Ключевым является принцип системности, в соответствии с которым каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент более сложной производственной системы, т. е. всего промышленного производства в регионе (территориально-производственного комплекса) или как элемент эколого-экономической системы.

Вторым важнейшим принципом безотходного производства является комплексность использования сырьевых и энергетических ресурсов. Практически все используемое в настоящее время сырье является многокомпонентным, и в среднем более трети его стоимости составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены из сырья только при условии его комплексной переработки. Так, уже все серебро, висмут, платину и платиноиды, а также более 20 % золота и около 30 % серы получают попутно при комплексной переработке руд. Комплексное использование сырьевых и энергоресурсов не только имеет большое экологическое значение, но и повышает экономическую эффективность производства.

Общим принципом создания безотходных производств является цикличность материальных потоков, важнейшие из которых - водный и газовоздушный. Для безотходного производства характерным является многократное использование воды и газовых потоков в основных технологических процессах, причем водоснабжение, водоотведение и очистка сточных вод рассматриваются как единая система водного хозяйства предприятия или региона. Однако в безотходной технологии основной упор делается на локальную очистку жидких и газовоздушных потоков. В перспективе все более широко будут использоваться в промышленности биологически доочищенные и обеззараженные сточные воды предприятий и городов. Очистка сточных вод и газовоздушных потоков должна обеспечивать одновременное извлечение и утилизацию ценных компонентов; эти процессы не считаются вспомогательными, а являются основными для производства готовой продукции. Наиболее полно условие цикличности реализуется в ТПК, где создаются благоприятные условия для кооперирования различных производств с целью комплексного использования сырьевых и энергоресурсов, где отходы одних производств используются в качестве сырья для других.

Одним из важнейших принципов организации безотходного производства является его экологичностъ, т. е. соблюдение предельно допустимых экологических нагрузок на окружающую среду. Этот принцип связан с сохранением и воспроизводством таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, пресная вода, земная поверхность (ландшафт), растительный и животный мир и т. д.

Безотходное производство характеризуется также рациональностью его организации, т. е. использованием всего взаимосвязанного природно-ресурсного комплекса в регионе. При этом увеличение объема производства, номенклатуры выпускаемой продукции не приводит к ущербу, в том числе и косвенному, с учетом смежных отраслей производства. Производство в данном случае одновременно оптимизируется по энерготехнологическим, экономическим, экологическим и социальным параметрам.

Создание безотходных производств является длительным процессом, требующим решения ряда сложнейших взаимосвязанных технологических, экономических, организационных, психологических и других задач. Поэтому в настоящее время для практического использования вводится понятие малоотходного производства. Под малоотходным понимается такой способ производства продукции, при котором вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, а часть сырья и материалов по технологическим, организационным, экономическим или другим причинам переходит в неиспользуемые отходы и направляется на длительное хранение или захоронение. В основу критериев, ограничивающих вредное воздействие малоотходного производства на окружающую среду, положены существующие санитарно-гигиенические нормативы - предельно допустимые концентрации, на базе которых устанавливаются научно-технические нормативы предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу (ПДВ) и сбросов загрязняющих веществ в водоемы (ПДС).

В основу малоотходного производства заложены те же принципы, что и в основу безотходного производства. Но если создание безотходного производства на любом уровне возможно только при условии одновременного соблюдения всех перечисленных принципов, то для малоотходного производства приоритетной является задача ограничения воздействия на окружающую среду.

Важнейшим условием существования малоотходного производства является необходимость обезвреживания неиспользуемых отходов и в первую очередь токсичных.

Количественным критерием малоотходного производства является коэффициент безотходности, который характеризует полноту использования в производстве материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду:

В первом приближении для практических целей значение коэффициента безотходности, равное 75 - 80 %, можно принять в качестве количественного критерия для малоотходного, а 90 - 98 % - для безотходного производства.

При организации безотходного производства необходимо выполнить следующие требования.
К технологическим процессам:
— разработка принципиально новых технологических процессов, при внедрении которых существенно снижается или практически исключается образование отходов и отрицательное воздействие на окружающую среду;
— комплексное использование всех компонентов сырья и максимально возможное применение потенциала энергоресурсов; использование непрерывных процессов;
— интенсификация и автоматизация производства;
— создание энерготехнологических процессов и т. д.
К аппаратурному оформлению:
разработка принципиально новых аппаратов; оптимизация размеров и производительности аппаратов; герметизация; использование новых конструкционных материалов и т. д.
К сырьевым и энергоресурсам:
— обоснованность качества сырья;
— предварительная стандартизация сырья и топлива;
— возможность замены сырья и энергоресурсов на нетрадиционные, местные, попутно добываемые виды или отходы и т. п.
К использованию вторичных ресурсов:
возможность максимальной замены первичных сырьевых и энергоресурсов на вторичные или отходы других производств и т. д.
К готовой продукции:
возможность возвращения продукции в производственный цикл после ее физического и морального износа.
К обезвреживанию и ликвидации неутилизируемых отходов:
— обоснование конкретных способов обезвреживания и ликвидации, включая конструкции установок и сооружений;
— оценка возможного воздействия на окружающую среду в зависимости от способа обезвреживания и ликвидации.
К организации производства:
— цикличность потоков вещества;
-обоснованность района и площадки строительства с учетом фонового загрязнения окружающей среды, перспектив развития данного и других производств в регионе;
— разработка нормативов, ограничивающих воздействие на природную среду (ПДВ, ПДС, ПДЭН) - предельно допустимая экологическая нагрузка);
— учет неорганизованных, залповых и других кратковременных выбросов;
— разработка мероприятий на случай неблагоприятных метеорологических условий;
— совершенствование экологической службы.
К комбинированию и кооперации предприятий:
— возможность комбинирования производств на основе комплексного использования сырья и энергоресурсов;
— возможность межотраслевой кооперации производств на основе переработки и утилизации отходов и вторичных ресурсов.
К экономике производства:
— расчет эффективности производства с учетом стоимости дополнительно производимой продукции, стоимости сэкономленных природных ресурсов и предотвращение хозяйственного экономического ущерба.

При организации мало- и безотходного производства в большей или меньшей степени следует обязательно учитывать все перечисленные требования.

Требование экологической чистоты при создании объектов и промышленных производств продиктовано необходимостью минимального отрицательного воздействия на компоненты окружающей природной среды. В настоящее время разработано много технологических процессов, при которых исключаются потери и выбросы в окружающую среду отходов-загрязнителей. В таких процессах наиболее полно реализуются принципы так называемой безотходной технологии. Многочисленные экологические исследования, выполненные в разных странах, показали, что строительством очистных сооружений невозможно полностью решить задачу по предотвращению загрязнения объектов гео- и биосферы. Огромное количество разнообразных веществ, необходимых обществу, потребляют и перерабатывают с большими отходами, которые выбрасывают в окружающую среду. Ценное сырье в ряде случаев перерабатывают по схеме так называемого однократного неполного использования, что сопровождается выбросом значительной его части со всеми отрицательными последствиями этого для окружающей среды.

Одним из основных условий ускорения темпов внедрения безотходной технологии является разработка новых инженерно-экологических принципов проектирования и создания промышленных производств, отвечающих требованиям максимальной экологической безопасности.

В химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье.

Д. И. Менделеев

Химическая промышленность одна из ведущих отраслей тяжелой индустрии. Ассортимент химической продукции насчитывает десятки тысяч наименований. Наиболее крупнотоннажные отрасли это производство кислот, солей, аммиака, соды, минеральных удобрений и некоторых других продуктов. Без удобрений и химических средств защиты растений человечество не может прокормиться, обеспечить себя продуктами питания }