Зміст

Вступ

Розділ 1 Основні відходи, які утворюються в процесі хімічних виробництв

Розділ 2 Основні способи утилізації хімічних відходів

2.1 Утилізація газових відходів

2.2 Утилізація рідких відходів

2.3 Утилізація твердих відходів

Розділ 3 Технологічна схема рекуперації відходів

Висновки

Список літератури

Вступ

Хімічні процеси і реактори, об'єднані в хіміко-технологічні системи, складають основу виробництва в багатьох галузях промисловості: нафтохімічній, металургії чорних і кольорових металів, целюлозній і лісохімічній, харчовій, хіміко-фармацевтичній, виробництві мінеральних добрив та будівельних матеріалів, фото- і кіноматеріалів. Продукти хімічної промисловості забезпечують хімізацію всього народного господарства, у тому числі й агропромислового комплексу.

Розвиток хімічної промисловості вимагає усе більше робити акцент па розробку і упровадження високоефективних энерго- і ресурсосберегающих, а також екологічно чистих технологій.

Всупереч перевагам та матеріалам, які дає людині хімічна промисловість існує проблема досить значного масштабу – забруднення довкілля відходами. Відходи викидаються у всі частини біосфери, і спричинюють значні небажані наслідки.

Мета нашої роботи проаналізувати основні способи утилізації та рекуперації відходів хімічної промисловості.

Для досягнення поставленої мети ми повинні вирішити такі завдання:

1. перерахувати основні відходи хімічної промисловості;

2. розглянути основні способи утилізації хімічних відходів;

3. проаналізувати технологічну схему рекуперації відходів.

Розділ 1 Основні відходи, які утворюються в процесі хімічних виробництв

Всі відомі технологічні процеси хімічного виробництва супроводжуються утворенням великої кількості відходів у вигляді шкідливих газів та пилу, шлаків, шламів, стічних вод, що містять різні хімічні компоненти, які забруднюють атмосферу, воду та поверхню землі.

Хімічна промисловість спричиняє значні забруднення метаном, аміаком, пилом. Загальні обсяги промислових викидів у повітряний простір колосальні. Найбільш небезпечними забруднювачами атмосфери є кислотоутворюючі оксиди - азоту, сірки, а також вуглекислий газ, чадний газ, аміак, фтор, хлор та промисловий пил. Їх надходження в повітря помітно змінило склад сучасної атмосфери порівняно з доіндустріальним періодом [8].

Основним джерелом забруднення атмосфери викидами металургійних заводів є коксохімічне, агломераційне, сталеплавильне та інші виробництва.

Коксохімічне виробництво забруднює атмосферу оксидом та діоксидом вуглецю, оксидом сірки. На 1 т перероблюваного вугілля виділяється близько 0,75 кг діоксиду сірки та по 0,03 кг різних вуглеводнів та аміаку. Поблизу коксохімічних заводів середні рівні вмісту в повітрі діоксиду сірки (сірчаного газу) складають від 0,05 до 0,2 мг/м³.

Цехи сіркоочистки коксохімічних заводів звичайно обладнані електрофільтрами, через які в атмосферу потрапляють сірчаний газ, сірководень, діоксид азоту, аерозоль сірчаної кислоти. За даними, вміст сірководню у вихідних газах складає 0,14 мг/м³, а діоксид азоту - 0,9 мг/м³. Розрахунки показують, що на відстані 1 км від цеху сіркоочистки в повітрі може міститися до 0,2 мг/м³ сірчаного газу. Окрім газів, коксохімічне виробництво викидає в атмосферу велику кількість пилу. Наприклад, при виробництві коксу на 1 тонну переробленого вугілля виділяється близько 3 кг вугільного пилу. Велика кількість пилу виділяється при розвантаженні вугілля, в середньому 0,005% від маси розвантаженого вугілля.

Джерелами забруднення повітряного басейну на аглофабриках є агломераційні стрічки, барабанні та чашеві охолоджувачі агломерату, випалювальні печі, вузли пересилки, транспортування, сортування агломерату та інших компонентів, що входять до складу шихти. Кількість агломераційних газів - 2,5-4,0 тис. м³ на 1 тонну отримуваного агломерату з вмістом в них пилу від 5 до 10 г/м³. До складу газів входять оксиди сірки та вуглецю, а пил містить залізо і його оксиди, а також оксиди марганцю, магнію, фосфору, кальцію, іноді частинки титану, міді, свинцю [4].

Сірчистий газ SО₂ утворюється як побічний продукт при металургійному виробництві та спалюванні кам'яного вугілля або нафти, що вміщують домішки сірки. Обсяги викидів сірчистого газу залишаються великими в промислово розвинених країнах, незважаючи на введення жорсткого державногоконтролю та економічних санкцій на наднормативні викиди окислів сірки.

Виробництво сталі супроводжується виділенням в атмосферу значної кількості газів та пилу. Виплавка однієї тонни сталі пов'язана з викидами в атмосферу 0,04 т твердих часток, 0,03 т діоксиду сірки, близько 0,05 т оксиду вуглецю. Пил містить сполуки марганцю, заліза, міді, цинку, кадмію, свинцю та інших сполук. При виплавці високо- та складнолегованих сталей в пил, крім оксидів заліза, потрапляють і діоксиди кремнію, сполуки сірки, фосфору, оксиди ванадію, сполуки хрому, нікелю, молібдену, селену, телуру та ін. Кількість газів, що утворюються, і вміст в них твердих часток залежить від способу виробництва сталі, використання кисневого дуття та інших факторів.

Забруднення навколишнього середовища навколо підприємств чорної металургії в залежності від переважного напряму вітрів відчувається в радіусі 20-50 км. На 1 км² цієї території на добу випадає 5-15 кг пилу.

Навколо металургійних заводів формуються своєрідні техногенні області, в усіх поверхневих утвореннях яких (ґрунті, снігу, воді, рослинності) міститься широкий набір шкідливих речовин, включаючи такі надзвичайно небезпечні, як свинець та ртуть.

Чорна металургія є одним з найбільших споживачів води. Сучасний завод на виробництво 1 т сталі витрачає 180-200 м³ води. Незважаючи на те, що на металургійних заводах широко використовується оборотне водопостачання, кількість стічних вод дуже велика. Вони містять механічні домішки органічного походження, а також гідрооксиди металів, стійкі та легкі нафтопродукти, розчинені токсичні сполуки органічного та неорганічного походження. Стічні води мають приблизно однаковий якісний склад забруднення, однак концентрація забруднюючих речовин, як правило, змінюється в широкому діапазоні залежно від видів та особливостей технологічних процесів [4].

Стічні води аглофабрик містять залізо, оксид кальцію, вуглець. На коксохімічних заводах стічні води утворюються від хімічних цехів (фенольні стічні води) і від процесу гасіння коксу. Витрати свіжої води на одну тонну коксу складають 1,2-1,6 м³ (при використанні фенольної води для гасіння коксу). В процесі очистки коксового газу від сірководню миш'якосодовим методом утворюється за годину 4-6 м³ стічних вод, в яких містяться феноли, аміак, сірководень, ціаніди, бензольні вуглеводи, що є канцерогенними речовинами.

Стічні води в процесі виробництва сталі утворюються при очистці газів мартенівських печей, конверторів, охолодженні та гідроочистці виливниць, пристроїв безперервного розливання сталі та обмивання котлів-утилізаторів. При киснево-конверторій виплавці сталі вміст завислих часток в стічній воді систем очистки газу досягає 7000 мг/л.

При скидах забруднених стічних вод металургійних підприємств у водоймищі збільшується кількість завислих часток, значна кількість яких опадає поблизу місця скиду, підвищується температура води, погіршується кисневий режим, від виносу з водою мастильних продуктів з прокатних цехів утворюється масляна плівка на поверхні водоймища. Потрапляння шкідливих речовин може призвести до загибелі водних організмів та порушення природних процесів самоочищення водоймищ. Шкідливий вплив на людей, тварин, макро- та мікроорганізми, рослинний світ мають багато металів, їх сполуки та інші неорганічні речовини, що містяться в стічних водах металургійних підприємств.

При технологічних процесах хімічної промисловості утворюється велика кількість твердих відходів, які складуються на великих площах та в більшості випадків шкідливо впливають на грунт, рослинність, водні джерела та повітряний басейн. Звалища твердих відходів займають зараз тисячі гектарів корисного ґрунту. В них накопичено близько 500 млн. т шлаків [4].

Шламопилові відходи утворюються практично на всіх стадіях виробництва. Зараз в нашій країні щорічно утворюється близько 80 млн. т доменних, сталеплавильних та феросплавних шлаків, а також 1 млн. т шламів, 110 тис. т пилу. Шлам містить велику кількість заліза (майже 50%).

При виробництві сталі шлаків утворюється в два рази менше, ніж в доменному виробництві. їх вихід на рік складає 25 млн. т, з них 66,5% мартенівські шлаки, 30% - конверторні та 3,1% - електросталеплавильні. До 1975 р. основна маса шлаків (близько 87,6%) направлялася на звалища.

Доменні, феросплавні, мартенівські шлаки містять значні кількості сполук фосфору та оксиду кальцію, а також інші елементи, що використовуються як добрива в сільському господарстві.

Найбільшу небезпеку для грунтів становлять антропогенні забруднювачі. Найбільш токсичними для ґрунту (1 клас небезпечності) є свинець, ртуть, уран, торій, кадмій, берилій, хром, нікель та кобальт. Токсичні також германій, олово, вольфрам, молібден, літій, вісмут, марганець, мідь, миш'як, селен, алюміній. Більшість цих речовин концентрується в трофічних ланцюгах. Хоча самі по собі важкі метали не є ксенобіотиками, але в підвищених концентраціях вони завдають біологічної шкоди всім живим організмам.

Розділ 2 Основні способи утилізації хімічних відходів

2.1 Утилізація газових відходів

Однією з особливостей атмосфери є її здатність до самоочищення. Самоочищення атмосферного повітря відбувається внаслідок сухого та мокрого випадання домішок, абсорбції їх земною поверхнею, поглинання рослинами, переробки бактеріями, мікроорганізмами та іншими шляхами. Садіння дерев та кущів сприяє очищенню повітря від пилу, оксидів вуглецю, діоксидів сірки та інших речовин. Найкращі поглинальні властивості стосовно діоксиду сірки має тополя, липа, ясен. Одне доросле дерево липи може акумулювати протягом доби десятки кілограмів діоксиду сірки, перетворюючи його в нешкідливу речовину. Велика роль в очищенні атмосферного повітря належить ґрунтовим бактеріям та мікроорганізмам. При температурі 15-35 °С мікроорганізми переробляють на 1 м² до 81 т на добу оксидів та діоксидів вуглецю. Однак можливості природи щодо самоочищення мають обмеження, що слід враховувати при розробці нормативів ГДВ.

За несприятливих метеорологічних умов, коли викиди із забрудненнями можуть бути шкідливими для здоров'я населення, підприємства повинні знизити викиди шкідливих речовин за рахунок технічних засобів або повної (часткової) зупинки джерел забруднення [9].

Сучасні вимоги до якості та ступеня очищення викидів досить високі. Для їх дотримання необхідно використовувати технологічні процеси та обладнання, які знижують або повністю виключають викид шкідливих речовин в атмосферу, а також забезпечують нейтралізацію утворених шкідливих речовин; експлуатувати виробниче та енергетичне обладнання, котре виділяє мінімальну кількість шкідливих речовин; закрити невеликі котельні та підключити споживачів до ТЕЦ; застосовувати антитоксичні присадки, перевести теплоенергетичні установки з твердого палива на газ.

Способи очищення викидів в атмосферу від шкідливих речовин можна об'єднати в такі групи:

— очищення викидів від пилу та аерозолів шкідливих речовин;

— очищення викидів від газоподібних шкідливих речовин;

— зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згоряння транспортних засобів та стаціонарних установок;

— зниження забруднення атмосфери при транспортуванні, навантаженні і вивантаженні сипких вантажів.

Для очищення викидів від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні та комбіновані методи.

Механічні методи базуються на використанні сил ваги (гравітації), сил інерції, відцентрових сил, принципів сепарації, дифузії, захоплювання тощо.

Фізичні методи базуються на використанні електричних та електростатичних полів, охолодження, конденсації, кристалізації, поглинання.

У хімічних методах використовуються реакції окислення, нейтралізації, відновлення, каталізації, термоокислення [9].

Фізико-хімічні методи базуються на принципах сорбції (абсорбції, адсорбції, хемосорбції), коагуляції та флотації.

Гравітаційні пилоочисні камери працюють за принципом зниження швидкості руху газів до рівня, коли пил та частинки рідини осідають під впливом сил ваги.

Гравітаційні пилоосаджувальні камери - це порожнинна або з полицями коробка з листової сталі з бункером для збирання пилу.

При зниженні висоти камери процес очищення поліпшується, тому порожнину камери розділяють полицями, котрі проектуються під кутом або з можливістю регулювання. Гравітаційні пилоосаджувальні камери придатні для осадження частинок пилу діаметром понад 50 мкм. Гідравлічний опір гравітаційних камер лежить в межах 50-150 Па. Швидкість газу - 0,2-1,5 м/с. Камери забезпечують ступінь очищення не більше 50 %, тому їх використовують як попередній ступінь пиловловлювання.

Інерційні сепаратори працюють на принципі різкої зміни напрямку потоку газів. У місцях зміни напрямку відбувається осідання твердих частинок забруднюючих речовин. Сепаратори дозволяють осаджувати частинки діаметром 25—30 мкм. Інерційні газоочисники мають продуктивність від 45 до 582 м³/год.. До цього типу можна віднести і жалюзійні пиловловлювачі, котрі мають гідравлічний опір 100-400 Па, допускають температуру газу, що очищається, до 450 °С, швидкість на підході до решітки — 15—25 м/с.

Циклонні сепаратори працюють за принципом використання відцентрового ефекту.