Лекція 1.Основні положення техногенезу

 

Основні тенденції техногенезу XXI ст. Вогонь, без сумніву, був першим завоюванням людини. До тих пір, поки людина не підкорила собі вогонь, вона жила в абсолютній гармонії з природою (з екологічної точки зору). Отримавши істотний додаток до сонячної енергії, людина стала першим енергоконсументом. Використання вогню розширило можли­вості людини, заклало можливість розвитку майбутніх термотехнологій.

Техногенез в історії цивілізації – це народження техніки і технологій, створення людиною досконалих машин для впливу на навколишній світ з метою виробництва і споживання благ.

Техногенез з точки зору екології – етап еволюції, обумовлений діяльністю людини, при якому до біосфери надходять речовини, вплив і процеси, які порушують її рівноважне функціонування та замкненість біологічних оборотів.

Техносфера – це загальна сукупність знарядь, матеріальних про­цесів і продуктів суспільного виробництва, а також простір геосфер Землі, що знаходиться під впливом виробничої діяльності людини і зайнятий продуктами виробництва.

Основні тенденції техногенезу XXI ст.:

1. Збільшення світового споживання енергії (більше, ніж у 120 разів).

2. Зміна структури паливного балансу на користь вуглеводневого палива, а також помітний внесок ядерної енергії (поступово зменшується використання твердого палива (дров, вугілля) як джерела енергії).

3. Багаторазове збільшення видобування і перероблення мінеральних ресурсів – руд і нерудних матеріалів.

4. Зростання об’ємів і зміна структури машинобудування (збіль­шення одиничної потужності машин та агрегатів).

5. Інтенсивна хімізація всіх напрямів господарювання – сільське господарство (мінеральні добрива, пестициди), промисловість (продукти нафтохімії, оргсинтезу тощо), сектор споживання (харчові добавки, побутова хімія).

Робота промислових підприємств більшості галузей пов’язана з використанням відповідної сировини та допоміжних матеріалів з метою виробництва цільової продукції, що супроводжується утворенням відходів, які розрізняються за складом, агрегатним станом, властивостями тощо. Ідеально було б звести до нуля відходи та мінімізувати кількість ресурсів. Але на сучасному рівні НТР цього досягнути неможливо, в тому числі через високу собівартість очищення.

Характеристика джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне середовище. За оцінками вчених, в атмосферу потрапляє близько 3∙109 т на рік газоподібних, рідких і твердих забруднюючих речовин. На кожну частку людської діяльності припадає близько 10 % від цієї кількості. З інтенсивним розвитком промисловості кількість шкідливих викидів в атмосферу може збільшитися в декілька разів. Зі всієї кількості забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне по­вітря, близько 90 % становлять газоподібні речовини і близько 10 % – тверді та рідкі частинки. Викиди шкідливих речовин в атмосферу можна поділити на тверді, рідкі, газоподібні.

Утворення твердих речовин (виробничий пил) відбувається в результаті здійснення таких виробничих процесів:

- механічна обробка різних речовин (буріння, різання, заповнення, подрібнення, розмелювання, полірування тощо);

- транспортування сипких матеріалів (навантажувально-роз­вантажувальні процеси, просіювання, змішування тощо);

- специфічні технологічні операції (виплавка чавуну у доменних печах тощо).

Гранулометричний і хімічний склад та концентрація пилу залежить від фізичних і хімічних властивостей застосованої сировини.

Рідкі забруднення (туман, краплі) утворюються при конденсації парів; при розпилюванні або розтіканні рідин; у результаті хімічних або фотохімічних реакцій.

До забруднювачів атмосфери відносяться також теплові викиди, які утворюються під час процесів спалювання, обпалювання, сушіння, плавлення, конденсування, карбонізації, газифікації, дистиляції тощо.

Характеристика систем водопостачання промислових підприємств. Забезпечення промислових підприємств водою здійсню-ється, виходячи з потреб конкретного виробництва, як для технологічних, так і для невиробничих цілей.

До невиробничих потреб у воді відносять: забезпечення потреб персоналу та санітарно-гігієнічних умов, протипожежної безпеки.

Потреби персоналу у воді складають 25 л води на одного працівника, в гарячому цеху – 45 л, витрати води в душових – від 40 л до 60 л на людину.

Показником, що характеризує витрати води на певному виробництві є питома витрата води на одиницю продукції, яка безпосередньо залежить від технологічної схеми виробництва.

Схеми виробничого водопостачання. У промисловості використовують прямоточні, зворотні, повторні (або послідовні) та комбіновані схеми водопостачання.

Найбільш простою є прямоточна система, яка включає насосну станцію для подачі води до окремих ділянок виробництва. Частина води (не більше 5 %) в процесі виробництва безповоротно втрачається (наприк­лад, в результаті випаровування, протікання обладнання тощо). Після тех­нологічних операцій вода через каналізаційні лінії надходить доколек­торів, а потім – на очисні споруди. Очищені води скидаються у водойми.

Системи зворотного водопостачання на сьогодні створені на більшості підприємств у теплообмінних циклах. За рахунок безповоротних втрат у зворотному водопостачанні зростає ступінь мінералізації води. Для зниження відкладення карбонатів кальцію і магнію на внутрішній по­верхні стінок труб частину технологічної води (від 8 % до 10 %) періодично замінюють на свіжу. Цей процес називається продувним циклом.

Повторна (або послідовна) система передбачає використання води в одному технологічному процесі, а після очищення (наприклад, ви­далення зважених речовин, охолодження тощо) спрямовується на експлуатацію в іншому технологічному процесі або виробництві. Багаторазове використання води на різних технологічних операціях забруднює воду таким чином, що подальше її використання без очищення неможливе.

Комбінована схема водопостачання включає елементи зворотної та послідовної. Є найбільш складною в організації, тому на даний момент мало поширена.

За обсягом споживання води промисловість займає друге місце після сільського господарства. Тому необхідно використовувати раціональні системи водопостачання підприємств з максимально можливим повторним використанням води. Показник, який відповідає кратності використання зворотної води на підприємстві, називаєтьсякоефіцієнт водообігу. Він коливається для різних галузей промисловості і складає для підприємств енергетики – 65, чорної металургії – 85, кольорової металургії – 80, нафтохімії – 86, машинобудування – 70, целюлозно-паперової промисловості – 65, легкої промисловості – 60, харчової промисловості – 45.

Класифікація та характеристика стічних вод та джерел їх утворення. Основним антропогенним чинником на водні об’єкти є скидання стічних вод.

Стічні води – це вода, що була використана в побуті, на виробництві або у сільському господарстві, а також вода, що пройшла через забруднену територію. Носіями забруднюючих речовин можуть бути безпосередньо стічні води, а також інфільтраційні і підземні води; зворотні води зрошення і дренажні води; поверхневий стік із забруднених територій; атмосферні опади.

На підприємствах утворюються різні категорії стічних вод. Залежно від умов утворення стічні води розподіляють на: комунально-побутові; атмосферні; промислові.

Комунально-побутові стічні води – стоки душових, бань, пралень. Містять 58 % забруднювачів органічного походження, та 42 % – мінерального.

Атмосферні – утворюються в результаті змивання дощовою (зливною), талою та поливальною водою домішок, що накопичуються на території, дахах і стінах виробничих будівель. Основними домішками цих вод є тверді частинки (пісок, камінь, стружка, пил, сажа, рештки рослин, дерев тощо); нафтопродукти (масла, бензин, гас), що використовуються у двигунах транспортних засобів, а також органічні та мінеральні добрива, що застосовуються у заводських квітниках, скверах.

Промислові стічні води – це рідкі відходи. Джерелами утворення стічних вод у технологічних процесах є:

- води, що утворюються при протіканні хімічних реакцій (заб­руднені вихідними речовинами і продуктами реакцій);

- води, що надходять у вигляді вільної або зв’язаної вологи в сировині або вихідних продуктах і виділяються в процесі переробки;

- промислові води, які утворюються після промивки сировини, напівфабрикатів та обладнання;

- маточні водні розчини;

- водні екстракти і абсорбенти;

- води охолодження;

- інші стічні води, в т.ч. води з вакуум-насосів, конденсаторів, після миття тари тощо.

Промислові стічні води, що утворилися на різних ділянках виробництва, у свою чергу, поділяють на три основні групи:

- промислові води, що утворюються внаслідок безпосереднього використання води саме в технологічних операціях, вони забруднені всіма речовинами, які використовуються в технологічних процесах даного виробництва;

- води від допоміжних операцій та процесів, які утворюються під час поверхневого охолодження технологічної апаратури та енергетичних агрегатів; головною відмінністю таких вод є, як правило, підвищена температура (теплообмінні води);

- води із допоміжних цехів і цехів обслуговування (сховищ сировини та готової продукції, транспортування сировини і палива, котельних тощо), ці води забруднені різноманітними речовинами.

За типом забруднень промислові стічні води поділяють на три групи:

- води, забруднені переважно мінеральними домішками (стічні води підприємств, що виробляють мінеральні добрива, кислоти, будівельні вироби та матеріали, нафтопродукти, вуглевидобувних підприємств тощо);

- води, забруднені переважно органічними домішками (стічні води підприємств хімічної та нафтохімічної, переробної промисловості, виробництва полімерних плівок, матеріалів, каучуку тощо);

- стічні води, що забруднені як мінеральними, так і органічними домішками (нафтопереробна, нафтодобувна, нафтохімічна, легка, харчова промисловість, органічний синтез).

За ступенем агресивності стічні води поділяють на неагресивні – показник рН змінюється від 6,5 до 8,0 од.; слабкоагресивні – рН становить від 6,0 до 6,5 од. та від 8,0 до 9,0 од.; сильноагресивні – рН менше 6 та більше 9 од.

Для підбору ефективного методу очистки важливим є показник фазово-дисперсного стану забруднюючих речовин, оскільки фазово-дисперсний склад домішок зумовлює їх поведінку в процесі обробки води. Систематизація домішок води за їх фазово-дисперсним станом наведена у таблиці 2.1.

 

Таблиця 2.1 – Класифікація забруднюючих речовин

 

Промислові стічні води залежно від виду та концентрації забруд­нюючих речовин, а також від їх кількості відводять або одним загальним потоком, або кількома самостійними потоками.

Виробничі стічні води можуть проходити очищення на самому підприємстві, або передаються на загальноміські очисні споруди.

Забороняється скидати в міські системи виробничі стічні води, якщо:

- рН менше 4,0 або більше 9,0 од.;

- при ХПК/БПКповне > 2,5 разів, що свідчить про значні концент­рації у стічних водах органічних сполук, які не піддаються біохімічному окисленню.

До енергетичних забруднень довкілля відносять шум, вібрацію, електромагнітні та іонізуючі випромінювання. Найбільш негативному впливу цих забруднювачів піддаються атмосферне повітря, гідросфера, літосфера, флора, фауна, а через них і людина.

Найбільш поширеними забруднювачами є шум і вібрація. Шум спричиняє шкідливу фізіологічну дію на людський організм через ушкодження слухового апарату, травми центральної нервової системи, сповільнену психологічну реакцію, порушення функцій органів травлення. Шум шкідливо діє не лише на організм людини, але й пригнічує ріст та розвиток представників флори і фауни.

Серед промислових підприємств найбільш шумними є дерево­обробні, металургійні, машинобудівні, текстильні, а також підприємства з випробовування турбореактивних двигунів та автотранспортні засоби.

Напрями екологізації промислового комплексу. Одними з головних забруднювачів навколишнього природного середовища є підприємства різних галузей усіх форм власності. Основні фонди їх переважно застаріли і потребують технічного переозброєння з великими капіталовкладеннями. Одним з напрямів виходу з економічної та екологічної кризи є здійснення некапіталомісткої, самоокупної модернізації з метою поліпшення екологічних характеристик виробництва.

Під модернізацією виробництва розуміється комплекс технологічних, управлінських і господарських удосконалень і нововведень, які здатні суттєво поліпшити екологічні характеристики підприємства і зменшити його негативний вплив на навколишнє природне середовище.

Організаційні заходи щодо недопущення забруднення навколишнього природного середовища поділяють на групи:

– організаційно-виховні – мають за мету роз’яснення законів та підзаконних актів з питань охорони природи і раціонального використання природних ресурсів;

– організаційно-планові заходи щодо керівництва усіма роботами на підприємстві з виконання планів з охорони навколишнього природного середовища шляхом зменшення або ліквідації забруднення на основі неухильного дотримання природоохоронного законодавства;

– науково-технічні – мають за мету проведення технічного обслуговування і експлуатації технологічних ліній, технічних систем, транс-портних засобів і комунально-побутових об’єктів згідно з вимогами природоохоронного законодавства;

– матеріально-технічні – мають за мету забезпечення підпри-ємства приладами, системами, устаткуванням для очистки і контролю викидів і скидів забруднених речовин в навколишнє природне середовище.

– експлуатаційні заходи – мають за мету визначення правил і порядку збирання, знешкодження і утилізації промислових відходів (відпрацьованих речовин) і проведення контролю за рівнем очищення викидів та скидів;

– адміністративно-правові – як і організаційно-виховні, мають надзвичайно велике значення і спрямовані на виявлення усіх без винятку випадків порушень природоохоронного законодавства й інших нормативних документів, на виявлення винних посадових осіб та притягнення їх до встановленої законодавством відповідальності.