Кардинальное решение проблемы охраны окружающей среды состоит в разработке и внедрении экологически безопасных, безотходных технологических процессов и производств. Идеальными в том смысле являются многие природные экосистемы, в которых отходы одних организмов служат средой обитания для других.
Во многих странах сейчас ведутся работы по созданию и использованию экологически чистых источников энергии - солнца, ветра, приливов и отливов. В XXI в. на околоземной орбите планируется разместить солнечно-энергетические комплексы, которые будут преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Это приведет к тому, что ископаемое топливо все больше будет применяться как ценное сырье для химической, нефтехимической и других отраслей промышленности, ибо, как сказал Д.И. Менделеев, использовать его для сжигания - все равно, что отапливаться ассигнациями.
В настоящее время очень важным является вопрос утилизации отходов, включение их в производство. Например, отходы горных предприятий могут использоваться для получения строительных материалов, в дорожном строительстве, при производстве минеральных удобрений. Многие вредные примеси можно не только удалять химическим путем, но и получить на их основе ценное сырье.
В развитых зарубежных странах каждый новый автомобиль примерно на 40% состоит из регенерированного металла, при изготовлении самолетов используется до 60% алюминия, бывшего в употреблении.
Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды в настоящее время решаются в двух направлениях. Одно из них - разработка и внедрение малоотходных и безотходных технологий и процессов, другое - модернизация действующих предприятий; замена устаревших процессов новыми; повышение качества очистки газообразных выбросов, сточных вод; внедрение замкнутых производственных циклов («оборотная вода»); увеличение срока службы выпускаемых изделий за счет уменьшения их коррозии (например, лазерная обработка металлических деталей); уменьшение расхода металлов при их изготовлении по существующим технологиям, использование новых материалов и т.д.
На предприятиях химической промышленности отходящие газы более чем на 80% очищаются от оксидов азота путем превращения их в азот с помощью различных катализаторов. В производстве азотной кислоты отходящие газы после адсорбционных колонок содержат не более 0,05-0,2 об.% оксидов азота. После применения метода восстановления с помощью природного газа, водорода, аммиака или оксида углерода их содержание в очищенном газе снижается до 0,001 -0,005 об.%, что соответствует их предельно допустимой концентрации (ПДК). Очистка отходящих газов от SO2 осуществляется в промышленных условиях по следующей схеме (известняковый процесс):
SO2 + СаСО3 + 1/2О2 = СаSO4 + CO2.
Уменьшение выбросов вредных газов ТЭС возможно при замене одного топлива другим. Например, теплоэлектростанция мощностью 1 млн кВт при работе на каменном угле за год выбрасывает в окружающую среду 11 тыс. т SO2, на природном газе - только 20 т.
Следует, однако, отметить, что очистка и утилизация отходящих газов пока еще не везде проводятся на должном уровне. Так, в отходящих газах предприятий черной металлургии и заводов по производству минеральных удобрений содержится практически одинаковое количество азота, однако первые обезвреживаются только на 0,4% NOx, тогда как вторые - более 80%.
Так же обстоит дело с дымовыми газами ТЭС, очистка которых от SO2 и NOx практически не осуществляется, тогда как на предприятиях цветной металлургии утилизируется более 40% SO2.
Современный уровень технологии очистки сточных вод позволяет получить воду практически любой степени чистоты. Поэтому можно считать, что загрязнение водоемов происходит по причине не технического, а экономического характера. Чем меньше свежей воды использует предприятие на 1 т продукта, тем экологически совершеннее его система водоснабжения. При этом большое значение имеет кратность (повторность) использования воды в производстве. Кратность k использования воды можно рассчитать по формуле
k = Vi /Vo,
где Vi - общий объем воды; Vo - объем свежей воды. Для предприятий ряда отраслей промышленности в нашей стране k имеет следующие значения: нефтехимическая - 6,96; химическая -4,77; черная металлургия - 4,66; пищевая - 3,07; теплоэнергетика - 2,24; легкая промышленность - 1 ,25. Из этих данных видно, что наименее рационально используется вода в теплоэнергетике и в легкой промышленности.
В настоящее время в СНГ в оборотных системах предприятий циркулирует примерно 21 5 км3 воды, что составляет две трети всего объема воды, используемого промышленностью. На одну треть сократился сброс загрязнений в водоемы; количество вредных веществ, выбрасываемых стационарными источниками, уменьшилось на 1 3%. Расход чистой воды на 1 т стали снизился до 45,2 м3 по сравнению с 47,5 м3, а количество сточных вод уменьшилось с 39,6 до 37,1 м3.
Из сточных вод легче всего удаляются органические вещества, труднее всего - соли. На крупных очистных сооружениях, действующих в нашей стране, из сточных вод извлекается до 90% соединений органического происхождения, от 20% до 40% неорганических, однако содержание солей при этом в сточных водах не снижается. Для обессоливания используют дистилляцию, электродиализ, метод обратного осмоса и другие, но наилучшие результаты по очистке воды от солей достигаются при последовательном использовании нескольких методов. В последние годы для тонкой очистки воды применяют так называемые ядерные фильтры, получаемые при прохождении ускоренных частиц через тонкие слои вещества. Полученная таким образом вода применяется в микроэлектронике при финишной обработке микросхем, для изготовления вакцин с повышенной иммунологической эффективностью, которая достигается благодаря высокой степени очистки воды от белковых примесей.
Инфекционные бактерии и вирусы, присутствующие в воде, уничтожаются при ее хлорировании:
Cl2 + H2O = HCl + HCIO, HCIO = HCl + O.
Атомарный кислород - один из сильнейших окислителей, поэтому он разрушает большинство веществ органического происхождения.
Специфические проблемы перед экологией ставит производство синтетических материалов, поскольку синтетические полимеры невозможно уничтожить биологически. Сжигание их увеличивает загрязнение воздушного бассейна. Выход следует искать на пути комплексного использования сырья и утилизации отходов.
Д. И. Менделеев говорил, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Самый эффективный путь рационального использования природных ресурсов - это создание безотходных (или малоотходных) производств.
Примером принципиально новых технологических процессов в черной металлургии может служить бескоксовый, бездоменный метод получения железа восстановлением его из руды водородом или конвертированным природным газом. В этом методе из технологической среды полностью устраняются стадии, наиболее загрязняющие окружающую среду: доменный передел, производство кокса и агломерата. По новому методу более чем в 3 раза, уменьшается потребность в воде, значительно сокращается количество сточных вод, практически полностью исключается загрязнение воздушной атмосферы.
Различные страны мира в неодинаковой мере загрязняют окружающую среду. Например, на долю США приходится 40% от мирового объема промышленных загрязнений. Доля стран СЭВ в загрязнении природной среды составляла в своё время 15% при объеме мировой промышленной продукции 33%.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему