Зміст

Вступ

Розділ 1 Безвідхідні технологічні процеси

1.1 Поняття про безвідхідне виробництво

1.2 Особливості технологічного процесу

1.3 Системи водоочищення

1.4 Основні принципи створення оборотних систем водопостачання

Розділ 2 Комплексне використання сировини і вторинних матеріальних ресурсів

Розділ 3 Системи переробки и утилізації відходів хімічних виробництв

Висновки

Список літератури

Вступ

Необхідність охорони навколишнього середовища приводить до істотних змін у загальних підходах до забезпечення екологічної ефективності виробництв. Під екологічною ефективністю розуміють мінімізацію впливу на навколишнє середовище при заданих продуктивності і якості продукції, що випускається, відповідним виробництвом. Замість мір тимчасового характеру, спрямованих на боротьбу з наслідками забруднень, тепер усі частіше на стадії проектування і будівництва підприємств уживають заходів довгострокового характеру, в основі яких закладений принцип: не боротьба з наслідками забруднень, а ліквідація причин цього несприятливого явища.

Використовувані раніше процеси й установки для уловлювання і знешкодження відходів виробництв характеризують пасивний підхід до охорони навколишнього середовища. При такому підході кількість відходів, що утворяться в процесі виробництва, залишається практично незмінним, що не відповідає новим підвищеним вимогам охорони природи. Необхідно змінювати й удосконалювати самі технологічні процеси для того, щоб комплексно і найбільше повно переробляти в процесі виробництва вихідні матеріали, скорочувати тим самим обсяг відходів, переводити них у форми, найменш шкідливі для навколишнього середовища або легко піддаються вторинній переробці або спеціальному збереженню, тобто необхідно створювати маловідхідні і безвідхідні технологічні процеси. Уведемо деякі основні поняття, що необхідні при розгляді активного підходу до удосконалювання технологічних процесів з метою охорони навколишнього середовища.

Метою роботи є – аналіз можливостей використання безвідхідних технологій в промисловості.

Завдання роботи:

1. дати характеристику безвідхідним технологічним процесам;

2. проаналізувати комплексне використання сировини та втор ресурсів;

3. розглянути системи переробки і утилізації відходів хімічних виробництв.

Розділ 1 Безвідхідні технологічні процеси

1.1 Поняття про безвідхідне виробництво

Безвідхідне виробництво - форма організації технологічних процесів, при якій відходи виробництва зведені до мінімуму або цілком переробляються у вторинні матеріальні ресурси. При безвідхідному виробництві необхідне використання збалансованих по основних компонентах технологічних схем із замкнутими матеріальними й енергетичними потоками. Збалансованість технологічних схем може бути проілюстрована на прикладі електрохімічного виробництва: при електролізі NaCl утворяться NaOH і С1₂, що є основними кінцевими продуктами. Разом з тим потреба в першому продукті істотно більше, і для збалансованості технологічної схеми по хлорі до складу виробництв у такій схемі включаються процеси одержання хлорорганічних і інших продуктів, що використовують отриманий при електролізі надлишок хлору.

Термін "безвідхідне виробництво" до деякої міри умовний, тому що в реальній практиці неможливо цілком позбутися як від відходів, так і від, хоча б, мінімального впливу виробництва на навколишнє середовище. Усе-таки цей термін досить корисний, тому що орієнтує розроблювачів процесів на підвищення екологічної ефективності знову створюваних виробництв. Технологічні цикли в безвідхідних виробництвах організовані таким чином, що всі повітряні, газові або водні потоки, що містять забруднення, ізольовані від навколишнього середовища, знаходяться в замкнутих контурах і при виході з них обов'язково проходять через спеціальні очисні пристрої.

Операції очищення від забруднення - допоміжні і випливають за основними виробничими операціями, але в безвідхідних технологічних схемах нерозривно з ними зв'язані. При цьому відходи найчастіше переробляють у корисну продукцію, що служить для задоволення потреб основного виробництва, є сировиною або напівфабрикатами для інших підприємств. Допоміжні процеси очищення і переробки відходів організаційно являють собою продовження основного виробничого циклу, а пристрою й установки для здійснення таких процесів інтегруються в особливу специфічну частину усього виробничого комплексу.

Комплексне використання сировини - основний принцип створення безвідхідних і маловідхідних виробництв. У випадку комплексного використання сировини основним технологічним операціям супроводжують: витяг корисних, але не потрібних основному виробництву речовин, переробка цих речовин у цільові продукти або напівфабрикати, що поставляються власному основному виробництву або іншим підприємствам.

Збільшення обсягів виробленої продукції, розширення її асортименту, а також підвищення якості цієї продукції необхідно здійснювати з максимально повним використанням природної сировини, енергії і з мінімальним впливом на навколишнє природне середовище. Шляхи рішення цієї надзвичайно складної проблеми різноманітні, серед них варто виділити трохи основних:

- створення безстічних технологічних систем на базі існуючих, впроваджуваних у даний час і перспективні способи очищення водних систем від розчинених і зважених забруднюючих домішок;

- розробка і впровадження систем утилізації відходів основного виробництва;

- створення принципове нових технологічних процесів одержання традиційних видів продукції зі скороченням стадій, на яких утвориться основна кількість відходів;

- створення територіально-виробничих комплексів із замкнутої усередині них структурою матеріальних потоків сировини, продукції і відходів.

1.2 Особливості технологічного процесу

Вибір шляхів удосконалювання процесів охорони навколишнього середовища в кожній виробничій системі залежить від економічної обґрунтованості технічних рішень, а також від природних особливостей конкретного регіону. Наприклад, у південних регіонах нашої країни, у яких розташоване велике число хімічних підприємств, мається гострий дефіцит водних ресурсів. У таких умовах першочерговою задачею є упровадження водооборотних циклів. Ряд старих хімічних підприємств, розташованих часто в чорті міської забудови, гостро має потребу в скороченні викидів летучих компонентів, зокрема пар розчинників. При впровадженні адсорбційної рекуперації розчинників не тільки запобігається викид в атмосферу токсичних компонентів, але і повертається значна їхня частина в основне виробництво. Таким чином, шляхи і методи поступового створення маловідхідних, а потім і безвідхідних виробництв на діючих підприємствах насамперед ґрунтуються на специфіці цих виробництв.

Для знову споруджуваних підприємств організація безвідхідних технологічних процесів повинна бути закладена на пошуковій і передпроектної стадії, потім конкретизована при проектуванні і реалізована в ході будівельно-монтажних робіт.

Принципова технологічна схема комбінату безвідхідного виробництва приведена на мал.1. Агресивні пило-газові, рідкі і тверді відходи промислових підприємств за допомогою спеціальних засобів їхнього забору, перемішування і переміщення нейтралізуються в підземному реакторі, сполученому із системою промислової каналізації.

Пило-газові викиди направляються в реактор за рахунок розрядження, створюваного могутньою вентиляційною установкою. У скруберах і самому реакторі гарячі пило-газові викиди проходять через що розприскується, за допомогою системи розпилення (зрошувачів), слабколужний оборотний розчин, що розчиняє в собі хімічно активні газові компоненти, а також насичує гази водяною парою й осаджує пил. Багатокомпонентна газова суміш, що виходить у реакторі, містить (у порівнянні з повітрям) знижена кількість О₂, і підвищене СО₂. Ця суміш охолоджується розчином і по плоскому наземному газоводу надходить на біологічну обробку, по шляху обігріваючи тепличне господарство. Біологічна обробка газів може бути сполучена з виробництвом біомас.

Агресивні промислові стоки надходять у реактор і змішуються зі стікаючим потоком оборотного розчину, заповнюючи його збиток через упарювання і втрати з осадом. Основна маса твердих відходів (різні шлаки) транспортуються до наземних пристроїв реактора - нейтралізаторові, де лужні шлаки промиваються поданим наверх і проясненим у відстійнику оборотним розчином. Після промивання шлаків розчин відстоюється і знову подається на зрошення.

Рис. 1. Технологічна схема комбінату безвідхідного виробництва

Визначена частина твердих відходів (пил, шлам) подається на знешкодження в реактор, минаючи нейтралізатор.

Промислові стоки, забруднені нерозчинними речовинами, минаючи реактор, подаються в загальний відстійник, де звільняються від суспензій і заново направляються в систему водообороту.

Горючі відходи йдуть на спалювання в піч, недогарки - на комплексну переробку твердих продуктів, газ - у реактор, тепло - утилізується.

Побутові стічні води піддаються попередньому знешкодженню, а потім природній обробці в ставках, де доводяться до стану, близького до природного. Вода використовується для технічного водопостачання і йде на зрошення.

У результаті всі промислові і побутові стічні води замикаються в загальній системі водокористування. Їхнє скидання в природні водойми ліквідується.

Тверді речовини - осад з реактора, виробничий і бытовый сміття, шлаки, недогарки, органічні залишки від біологічного очищення побутових і промислових стічних вод надходять у блок цехів для комплексної переробки - у добриво, будматеріали і різні види сировини. Такий комбінат безвідхідного виробництва у визначеній мері моделює, з погляду використання природних ресурсів, біогеохімічні системи, що розвилися на Землі.

1.3 Системи водоочищення

На ряді підприємств існує ще допотопна система прямоточного водопостачання, тобто всю споживану у виробництві воду без очищення скидають у водойми. При невеликих масштабах виробництва прямоточна система влаштовує промисловість, вважаючи, що ступінь забруднення водойм не є загрозливої, хоча це абсурдно. В міру росту обсягів виробництва потреба у воді збільшується, води не вистачає, забруднення водойм стало неприпустимої. Нагадаємо, що сучасний великий хімічний комбінат споживає до 1 млн. м³ води в добу. Тому виникла думка не скидати у водойми усю відпрацьовану воду, а частина її повертати у виробництво після деякої обробки (очищення, охолодження, зм'якшення й ін.). Почалося це повернення води в оборот з умовно чистих вод, - тому що їх легше привести в необхідний стан. Потім поступово стали братися і за інші більш забруднені води, що відходять, і нарешті було поставлене питання про повернення в цикл водопостачання усіх відпрацьованих вод підприємства, тобто створення цілком замкнутого циклу водопостачання. Принципова схема водооборота представлена на мал. 2.

Оборотна вода, що циркулює по замкнутій системі, після використання в технологічних процесах і для охолодження устаткування прохолоджується в градирнях. Частина оборотної води із системи направляється на очищення, причому більш "брудні" стоки проходять через станцію очищення (нейтралізації) і станцію біохімічного очищення, де вони очищаються разом з побутовими стоками, після чого попадають у басейн додаткового очищення загального стоку. Порівняно "чисті" стічні води приділяються із системи безпосередньо в басейн. Відтіля очищена вода подається на повторне використання через фільтрувальну і насосну станцію.

Неминучі утрати води за рахунок її випару компенсуються через водозабір. Надлишки води в системі (виникнення яких може бути викликано, наприклад, залповими скиданнями окремих споживачів) з басейну скидаються у водойму.

На перший погляд може здатися, що перехід до цілком замкнутого циклу водопостачання вимагає тільки капітальних витрат на будівництво відповідних очисних споруджень. Але, на жаль, справа вирішується не так просто. Щоб була ясна послідовність переходу від неповних оборотних систем до цілком замкнутої оборотної системи водопостачання всього підприємства, звернемося до мал. 3, на якому показана в самому спрощеному виді схема системи роздільної каналізації підприємства з використанням частини виробничих відпрацьованих вод для оборотного водопостачання.

Атмосферні води по мережі зливової каналізації 1 скидаються безпосередньо у водойму. Побутові води по мережі господарсько-побутової каналізації 2 направляються на очисні пристрої 3, після чого на даному підприємстві надходять у водойму.

Водойма

Підпитка свіжою

водой

Злив

Рис. 3. Схема системи роздільної каналізації хімічного підприємства:

А, Б, В, Г, Д - цехи підприємства, що скидають стічні води; 1 - мережа дощової каналізації; 2 - мережа господарсько-побутової каналізації; 3, 4- очисні пристрої; 5,6 - локальні очисні пристрої; 7 - насосна станція; 8 - охолоджувальні пристрої

З цехів А и Б (а можливо, і з інших цехів) стоки, що поки ще не можна включити в оборотну систему, після очисних пристроїв 4 скидаються у водойму. Цехи В и Г мають свої замкнуті (локальні) оборотні системи: ці стоки очищаються відповідно у своїх очисних пристроях 5 і 6 (можливо, з утилізацією забруднюючих речовин) і у водойму не скидаються, а повертаються в систему до свого споживача. Пристрій таких локальних систем очищення доцільно з ряду причин: при розведенні стоку іншими водами, у тому числі умовно чистими, концентрація забруднюючої речовини зменшується, а чим менше концентрація, тим сутужніше його видалення з води; очищення від одного інгредієнта простіше, ніж від суміші різних речовин; вода, багаторазово використовувана в одному технологічному циклі, може бути очищена в меншому ступені, чим для скидання у водойму.

У цеху Д, де використовувана вода тільки нагрівається, але не забруднюється (умовно чиста вода), вона надходить через насосну 7 на охолоджувальні пристрої 8 (градирні, бризкальні басейни, АВО) і знову повертається у свій цех. Таким чином, обсяг оборотного водопостачання на даному підприємстві обмежується кількістю води, що звертається в цехах В, Г и Д. Для повного замкнутого обороту води на всьому підприємстві, мабуть, необхідно знайти прийнятний для включення в оборотну систему спосіб очищення стічних вод з цехів А и Б, можливість включення в оборот побутових вод, а у випадку недоліку води у водоймах - способи використання дощових вод шляхом нагромадження їх у штучних водоймах. У цих напрямках і ведеться науково-практична робота в промисловості по створенню максимально замкнутих оборотних систем.

Зміст замкнутої оборотної системи полягає в об'єднанні водопроводу і каналізації й у виключенні зі схеми водойми. Один раз узята з водойми вода увесь час звертається в цій об'єднаній системі; забруднена в технологічних процесах - очищається, робиться придатної для обслуговування технологічних процесів, знову забруднюється, знову очищається і так продовжується безперервно. У цієї оборотної системи є деяка подібність із системою кровообігу в людському організмі. Кров, рухаючи по артеріях ("водопровідна система"), забезпечує фізіологічні процеси організму, починаючи від мозку і кінчаючи шкірними покривами, потім по венах ("каналізаційна система") несе "відходи" фізіологічних процесів, звільняється від них у легень ("очисний пристрій") і під дією серця ("насосна станція") знову повертається в артеріальну систему. Правда, ця людська "оборотна система" не цілком замкнута: вона забирає з навколишньої атмосфери кисень для дихальних процесів і має "відходи", виділювані в атмосферу (двоокис вуглецю і пари води, виділювані при подиху). Але й оборотна система водопостачання і каналізації в промисловості в сучасному її стані також не обмежується тільки кількістю один раз узятої води в систему, їй приходиться покривати утрати води, що звертається у виробництві, з водойми і скидати в нього деякі відходи.

Справа в тім, що при циркуляції води в системі частина її губиться. Утрати походять від випару в охолодних пристроях - градирнях, бризкальних басейнах, від природного випару з водяної поверхні ставків і відкритих очисних споруджень, при видаленні опадів і шламів, що мають сильну зволоженість, від фільтрації води з трубопроводів і інших пристроїв у ґрунт, при продувці водою системи або окремих її ділянок, нарешті в технологічних процесах, де вона безпосередньо бере участь в основних хімічних реакціях, наприклад при виробництві водню, соди, у реакціях гідратації і гідролізу. Оскільки кількість води в системі оборотного водопостачання повинне підтримуватися постійним, збиток води із системи повинна відшкодовуватися додатковою водою.