АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Лекція № 2-4

Читайте также:
  1. Академічна лекція у вимірах педагогічної дії
  2. Лекція (15.04.2014) Тема 5: Грошові системи
  3. ЛЕКЦІЯ 1
  4. ЛЕКЦІЯ 1
  5. Лекція 1
  6. ЛЕКЦІЯ 1 ЩО ТАКЕ ЕТИКА?
  7. Лекція 1. ВВЕДЕННЯ В СОЦІОЛОГІЮ.
  8. Лекція 1. Національна економіка: загальне і особливе
  9. Лекція 1. Предмет, методи і завдання статистики ринку товарів та послуг
  10. Лекція 1. Термінологічна і нормативно-правова база охорони праці
  11. ЛЕКЦІЯ 10 МОРАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ЛЮДСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
  12. ЛЕКЦІЯ 10. ВНУТРІШНЯ ОРГАНІЗАЦІЯ ТА УПРАВЛІННЯ ОРГАНУ ДЕРЖАВНОЇ ВЛАДИ

 

Одной из наиболее актуальных для Украины экологических проблем является предотвраще­ние загрязнения водных объектов, в первую очередь - поверхностных водоемов,промыш­лен-ными сточными водами, содержащими токсичные металлы. Как известно, металлосодер­жа-щие сточные воды образуются на промышленных предприятиях в результате технологи­чес-кой обработки различного сырья, материалов и изделий из них. Металлосодержащие сточ-ные воды образуются на предприятиях черной и цветной метал­лургии, на машиностроитель-ных заводах и заводах по производству аккумуляторов, некото­рых нефтеперерабатываю-щих производствах, предприятиях транспорта и сферы услуг.

Электрокоагуляция - устаревшие технологически методы, которые до настоящего времени используются на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях для очист-ки сточных вод гальванического производства (в основном для очистки хромсодержащих сточных вод от ионов хрома Cr6+). В данных методах по электрохимическому механизму растворяют железо, и образовавшиеся ионы Fe2+ восстанавливают шестивалентный хром Cr6+ до трёхвалентного Cr3+ с последующим образованием гидроксида хрома. Различие электрокоагуляции и гальванокоагуляции заключается в способе растворения железа. В электрокоагуляционном методе железо растворяется электрохимически при наложении на стальные аноды потенциала от внешнего источника питания. В гальванокоагуляционном ме-тоде железо растворяется гальванохимически за счет разности потенциалов, возникающей при контакте железа с медью или коксом. Следовательно,оба метода различаются движущей силой процесса растворения металлического железа, что и определяет их технологические различия. Электрокоагуляция и гальванокоагуляция имеют огромное количество недостат-ков, основными среди которых являются следующие:

· трудность в обслуживании электрокоагуляторов за счет засорения межэлектродного прост-ранства, которое необходимо постоянно прочищать скребками;

· трудность в обслуживании гальванокоагуляторов определяется необходимостью поддер-жания соотношения стальной стружки и кокса или стальной и медной стружки, неудобством засыпки загрузки, необходимостью тщательной фильтрации от мелкодисперсной фазы, сос-тоящей из частиц кокса и оксидов железа.

· оба метода требуют огромного количества химических реагентов (На восстановление од-ного хромат иона расходуется три иона двухвалентного железа и четыре молекулы серной или восемь молекул соляной кислоты. Чтобы восстановление шестивалентного хрома шло с достаточной эффективностью, расходующиеся реагенты должны присутствовать в обраба-тываемых сточных водах в большом избытке. Это приводит к тому, что норму расхода и ки­слоты и железа приходится увеличивать еще в 1,5-2 раза)

· оба метода создают огромное количество практически не утилизируемых твердых отходов - смесей гидроксидов железа и хрома: в пересчете на сухой вес около 10 кг на 1кг хрома Cr3+, содержащегося в исходном стоке.

Взамен электрокоагуляторов в пос-ледние годы применяются электро-флотаторы - оборудование для очистных сооружений сточных вод гальванических производств. Очи-щенная вода после электрофлота-тора подается на мембранную ус-тановку гиперфильтрации для соз-дания оборотного водоснабжения или сбрасывается в систему канализации. Электрофлотатор работает на основе процесса вы-деления микропузырьков электролитических газов и флотационного эффекта. Электрофло­татор с блоком нерастворимых электродов входит в состав электрофлотацион-ного модуля, который укомплектован системой сбора шлама, источником постоянного тока, вспомога­тельными емкостями из полипропилена для загрязненной и очищенной воды, насо-сами и дозирующим оборудованием. Очистка сточных вод от тяжелых металлов: меди, хро-ма, цинка, никеля, железа, алюминия, кадмия, свинца, нефтепродуктов, спав и взвешенных ве­ществ производится в непрерывном режиме.

Преимущества использования электрофлотационных модулей очевидны:

1.высокая эффективность извлечения дисперсных веществ (гидроксидов и фосфатов тяже­лых металлов и кальция, нефтепродуктов, поверхностно-активных и взвешенных веществ);

2.высокая производительность (1м2 оборудования - 4м3/ч очищаемой воды);

3.отсутствие вторичного загрязнения воды благодаря примению нерастворимых электродов ОРТА;

 

№ п./п Параметр Электрокоагуляция Электрофлотация
  Энергозатраты, кВт ч/м3 1 1 - 1,5 0,1 - 0,5
  Степень очистки, % 80 - 95 95 - 99,9
  Вторичное загрязнения воды Fe 1 мг/л,Al 0,5-1 мг/л Отсутствует
  Вторичное загрязнение твердых отхо­дов (ионы тяжелых металлов) 30% (Cu, Ni, Zn, Cr) Отсутствует
  Режим эксплуатации Периодический Непрерывный
  Расход материалов и реагентов Fe и/или Al - анод (5-10 дней) Ti - анод (5-10 лет)
  Производительность, м3 до 5 от 1 до 50
  Осадок гальванического шлама Пульпа 99% влажно­сти Пенный продукт 94-96% влажности

Сущность ферритизации гальванических шламов заключается в образовании на поверх-ности частиц гидроксидов металлов плёнки смешанных оксидов ионов тяжёлых металлов и железа – ферритов с общей формулой MeO·Fe2O3. Процесс ферритизации гальванических шламов протекает в щелочной среде с добавлением соли Fe(II) при температуре 70-80°С и состоит из двух стадий:

· образования смешанных гидроксидов: (3-n)Fe2+ +nMe2+ + 6OH → MenFe3-n(OH)6

· образования ферритов: MenFe3-n(OH)6 + O2 → MenFe3-nO4 + 2H2O + 2OH

Ферриты тяжёлых металлов в отличие от гидроксидов практически нерастворимы в воде и разбавленных водных растворах сильных минеральных кислот и щелочей, поскольку они имеют кристаллическую решётку шпинельного типа.

Выщелачиваемость ионов тяжёлых металлов из ферритного гальваношлама, показала, что в кислой среде (рН 4-4,5) их растворимость примерно на порядок ниже растворимости необра-ботанного гальванического шлама. Установлено также, что длительная обработка ферритно-го гальваношлама водой (до 60 дней) не приводит к возрастанию концентрации ионов тяжё-лых ме­таллов в вытяжке. Расчёт класса опасности полученных ферритных шламов показал, что данные отхо-ды относятся к IV классу опаснос-ти. Ферритизация обеспечивает восстановление хрома, а выведение остальных ионов тяжелых металлов и органических соединений из воды происходит посред-ством реагентной коагуля­ции, фильтрации и сорбции.

Метод «шпинельной ферритизации» - очистки сточных вод, при котором в качестве желе-зосодержащего реагента используется ферромагнитные частицы (ФМЧ) осадка пульпы очи-щаемых растворов после гальванокоагулятора с загрузкой Fe:C. Наиболее полно, с образова-нием кристаллов сорбционных форм железа и ферритов тяжелых металлов, процесс прохо-дит в щелочной среде с рН 8,5 ÷ 9,5.
Интенсификация окисления Fе 2+ в Fе 3+, процессов образования магнито - восприимчивых форм железа, а также на их основе - ферритов тяжелых и цветных металлов, производится в специальном реакторе - «ферритизаторе», где пульпу подщелачивают раствором щелочи и насыщают кислородом за счет мелкодисперсной аэрации сжатого воздуха. Твердую фазу пульпы осаждают в отстойниках. В образовании ферритов тяжелых металлов участвуют только магнитные оксидные и гидроксидные формы железа (ФМЧ), имеющие кубическую кристаллическую структуру типа шпинели. При шпинельной ферритизации в этих соедине-ниях происходит замещение атома железа атомом тяжелого (цветного) металла. Реакции, характеризующие возникновение зародышей ФМЧ в пульпе гальванокоагулятора с загруз-кой Fe:С, а также образования ферритов при совместном соосаждении гидроксидов метал-лов можно выразить следующими формулами:

Разработаны и успешно реализуются различные варианты технологии очистки почв, водое-мов, сточных вод, резервуаров, загрязненных газовым конденсатом, нефтью, мазутом, свет-лыми нефтепродуктами и т. д. Технология очистки в данном случае заключается в нанесе-нии препарата на загрязненную поверхность или в его смешивании с источником загрязне-ния в присутствии обычных минеральных удобрений. При этом осуществляется аэрация (в случае почвы - рыхление, при очистке воды и резервуаров - барботаж воздуха). Степень очистки при однократной обработке биопрепаратами составляет от 60% до 100%, при этом процесс очистки занимает период от нескольких часов до нескольких месяцев, что зависит как от вида загрязнителя и его количества, так и от физико-химических и климатических факторов: температуры, рН, аэрации, влажности (при очистке почвы). Биологические техно-логии утилизации таких отходов, как нефтешламы, гудроны, нефтесодержащие осадки, сма-зочно-охлаждающие жидкости и др., содержащих смеси трудноокисляемых углеводородов, требуют проведения подготовительных мероприятий. Рекомендуется способ предваритель-ного ультразвукового облучения нефтешламов или их предварительное растворение в жид-ком парафине, который одновременно является стимулятором роста микроорганизмов.Даль-нейшая утилизация углеводородов нефтешламов происходит по принципу соокисления с данным субстратом. При этом жидкий парафин добавляется к нефтешламам в соотношении 1:50. При добавлении к смеси "нефтешлам-парафин" 1% биопрепарата в условиях интенсив-ной аэрации при температуре 32–37°С полная утилизация нефтепродуктов происходит в те­чение 3–7 сут. Степень очистки отработанной смазочно-охлаждающей жидкости после до­бавления жидкого парафина и биопрепарата "Валентис" составляет 99,16%. Работа про-во­дится при температуре 32–34° в течение 48 час. Очистка нефтесодержащих осадков, обра-зующихся, например, при мойке автомобилей, производится в буртах, в которые для уско-рения очистки добавляют навоз, опилки и другие отходы в количестве 25% от общей массы, а также стимуляторы жизнедеятельности микроорганизмов. Влажность поддерживается на уровне 55–60%. При оптимальном режиме степень очистки через 3 мес. достигает 99,9%. Биологичнская утилизация кислого гудрона возможна в присутствии минеральных удобре-ний, если предварительно рН среды устанавливается на уровне 6,8–7,2. Соотношение "био-препарат-гудрон" составляет 1:50. Аэрация обеспечивается интенсивным перемешиванием смеси и пропусканием воздуха. Температура культивирования 30°С. Установлено, что бак-терии интенсивно размножаются и накапливают свою биомассу за счет утилизации углево-дородов гудрона. Степень утилизации гудрона за 24 часа составляет свыше 47%, а за 72 часа - 100%. Биологические технологии оказались чрезвычайно эффективными для ликвидации загрязнений, вызванных присутствием других вредных и токсических веществ, таких как жидкое ракетное топливо (гептил) и авиатопливо, а также некоторые полихлорбифенилы (в том числе пестициды, гербициды, диоксины и др.). Биологические технологии являются на-иболее эффективными, экологически чистыми и экономически выгодными.Это делает их не-заменимыми при утилизации отходов, образующихся на предприятиях нефтегазового ком­плекса.

Созданная в Японии более 10 лет назад, ЭМ-технология получила признание и серьезно вне-дряется во многих странах мира. ЭМ-технология - это экономичное производство качествен-ных продуктов питания, улучшение экологического состояния нашей планеты и здоровья населения. Благодаря использованию этой технологии в сельском хозяйстве достигается экономически эффективное обеспечение продуктами питания высокого качества при береж-ном использовании драгоценных природных ресурсов.ЭМ-препарат - это созданный по спе-циальной технологии концентрат в виде жидкости, в которой выращено большое количество ана-биотических (полезных) микроорганизмов,обитающих в почве: бактерии фотосинтеза, молочнокислые, дрожжевые и клеточные. Взаимодействуя в почве, они вырабатывают фер-менты и физиологически активные вещества, аминокислоты, нуклеиновые кислоты и пр., оказывающие как прямое, так и косвенное положительное влияние на рост и развитие расте-ний. Свежие пищевые отхoды, содержащие мало воды - картофельные очистки, остатки хле-ба, арбузные корки, яичная скорлупа, рыбьи кости и т.д. после приготовления органно-мик-робиологического препарата универсального действия «Ургаса»,содержащего глубоко фер-ментированные эффективные микроорганизмы могут использоваться и в качестве биодобав-ки для скота и птицы. Ценность Ургасы заключается именно в разнообразии ее компонен-тов. Достоинства препарата:

 Обеспечивает естественную водо - и воздухопроницаемость плодородного слоя почвы до глубины 60-80см.

 В несколько раз ускоряет процессы гумусообразования (за три года применения ЭМ-пре­парата толщина гумусосодержащегося слоя увеличивается в 2-3 раза, а органика преобразу­ется в ЭМ-компост уже за 2-3 недели!)

 Повышает температуру почвы на 2-5 градусов по Цельсию, что ускоряет корнеобразова­ние, всхожесть, цветение и плодоношение.

 Улучшает вкусовые и качественные показатель плодов.

 Способствует снижению содержания нитратов в овощах и фруктах в 4-5 раз.

 Повышает устойчивость растений к болезням и вредителям, а также к неблагоприятным природным факторам, в частности к засухе и заморозкам.

 Способствует нейтрализации солей тяжелых металлов до безопасного для человека со­стояния.

 Помогает выращивать здоровую, экологически чистую сельскохозяйственную продук­цию и цветы с более длительным сроком хранения.

 Устраняет неприятные запахи при разложении органики в выгребных ямах, а также в по­мещениях для скота и отстойниках.

Ургаса из пищевых отходов может использоваться и в качестве биодобавки для скота и птицы. В результате приема у животных нормализуется кишечная микрофлора и улучшается усвояемость кормов. Обычная норма Ургасы в рационе скота - 5% от количества корма.

Полигонное захоронение бытовых отходов, практикуемое в нашей стране, - это не решение проблемы,а лишь не самая удачная попытка отложить его на потом. Мусор,ежедневно выво-зимый на городские свалки, разлагается, продуцирует метан, в прямом смысле слова отрав-ляя людям жизнь. Не случайно в странах Европы планируют к 2010 году полностью отказа-ться от полигонного захоронения. Только промышленная переработка, позволяющая цели-ком и полностью решить вопрос обезвреживания, ликвидации и утилизации отходов, пред-ставляет собой кардинальный путь решения этой проблемы. Поэтапный переход от захоро-нения к промышленной переработке является основной тенденцией решения проблемы от-ходов в мировой практике. Оригинальная технология переработки твердых бытовых отхо-дов, базирующаяся на принципе высокотемпературного пиролиза органической массы в расплаве солей в присутствии катализаторов, разработана и запатентована в Украине. Она успешно прошла все испытания, проведенные на опытном оборудовании. Сегодня уже идет проектирование первого мусороперерабатывающего завода по этой технологии, при этом на ведущих машиностроительных предприятиях страны ведется изготовление узлов опытно-промышленного комплекса. На нем будет отрабатываться промышленная технология для проектируемого завода. Перерабатывающий комплекс состоит из автономных модулей про-изводительностью по исходному сырью 100 тонн в сутки. Суточная производительность му-сороперерабатывающего завода - 1000 тонн. Основой комплекса является реактор, в кото-ром под воздействием высоких температур происходит разложение органических соедине-ний с получением углерода, синтез-газа и расплавленных твердых минеральных остатков. Полученный синтез-газ затем преобразуется в метиловый спирт или бензин. Может возник-нуть вопрос: а почему пиролиз, а не более известное нам сжигание твердых бытовых отхо-дов? С ужесточением норм выброса в атмосферу продуктов сжигания мусоросжигательные заводы повсеместно стали убыточными. Стоимость очистительных сооружений высока, а без них в атмосферу выбрасывается большое количество токсичных веществ, в том числе диоксинов. Пиролиз же является беспламенным способом переработки твердых отходов, и его преимущество, прежде всего, в предотвращении загрязнения окружающей среды. Кроме того, с его помощью можно перерабатывать трудно поддающиеся утилизации отходы, такие, как изношенные автопокрышки, пластмассы,отработанные масла. Пиролиз не оставляет пос-ле себя биологически активных веществ,образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает его объем,при пиролизе не происходит выбросов тяжелых металлов в атмо-сферу. Полученные после пиролиза продукты легко хранить и транспортировать, а оборудование для его осуществления потребляет небольшую мощность, да и весь процесс в целом требует меньших капиталовложений.

Сам по себе пиролиз далеко не нов. Но предлагаемая технология отличается использованием уникального устройства - электромагнитного ускорителя химических реакций. В отличие от других технологий пиролиза и сжигания твердых бытовых отходов, он обеспечивает мгно­венный распад всех органических составляющих во всем объеме исходного сырья с выделе­нием тепла и получением углерода и метанола.

Сегодня, когда глобальные экологические процессы приводят к изменениям климата на пла­нете, а антропогенные выбросы парниковых газов, производимых энергетикой, промы-шленностью, сельским хозяйством и отходами жизнедеятельности человека, достигают кри­тических величин, мировое сообщество всеми силами стремится предотвратить возмож-ные катастрофические последствия.

В середине прошлого века выдающийся физик Нильс Бор произнес слова, уже ставшие про-роческими: «Человечество погибнет не в атомном кошмаре - оно задохнется в собственных отходах». В самом деле, статистика утверждает, что в расчете на каждого жителя Земли еже-годно добывается около 50 т твердого сырья, из которых получают всего 2 т качественного полезного продукта, а 48 т - это отходы. Причем от сжигания топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается более 30 млрд. т СО2, 100 млн. т оксидов углерода, серы и др. элементов, а более 70% энергии в виде тепловых отходов уходит опять же в окружающую среду. К тому же следует приплюсовать многие миллионы тонн токсичных канцерогенов (диоксины, фура-ны, тяжелые металлы и пр.), 200 млрд. т твердых промышленных отходов, 2,5 млрд. т твер-дых бытовых отходов и реки сточных вод.

Гигантское скопление мусора продолжает разрастаться в Тихом океане у берегов США, ме­жду Калифорнией и Гавайскими островами. Площадь острова в два раза превосходит штат Техас, а масса бытовых отходов, на 80% состоящая из пластика, превышает 3,5 млн.т. Му­сорный «айсберг» наблюдается с 1950-х годов. Каждое десятилетие его площадь вырас­тает в 10 раз. Пустые пакеты через канализацию попадают в океан, а к мусорному острову их доставляют течения. Поскольку течения приобретают круговое направление, куски мусора попадают в своего рода водово­рот и сбиваются в кучу на одном месте. Район расположения мусорной кучи находится в нейтральных водах, в стороне от основных судоходных маршру­тов. Удаление мусора стоило бы миллиарды долларов. Кроме того, ни одна из стран мира не берется взять на себя работу в нейтральных водах и убирать не только за собой, но и за другими. На разложение пластика требуются десятилетия. Убрать его едва ли возможно, единственный выход - отказаться от использования пластиковой упаковки.

Экологи предупреждают о серьезной опасности, которую мусор представляет для обитате­лей океана. Птицы по ошибке принимают куски пластмассы за пищу, но обрывки пакетов застревают в их пищеварительной системе, и птицы погибают от голода. Местные власти пытаются запретить производство и использование пластиковых пакетов в магазинов, пред­лагая покупателям вместо них поль­зоваться многоразовыми авоськами, и предписать произ­водителям продуктов питания заво­рачивать их в натуральные легкоразлагаемые оберточные материалы или в такую упаковку, которая бы легко подвергалась переработке.

Сейчас основная доля упаковочных материалов приходится на пластики. И это объясняется их достаточно высокой механической прочностью, легкостью, индифферентностью к боль­шому числу пищевых продуктов, технологичностью изготовления, дешевизной и доступно­стью исходного сырья, возможностью создавать композиционные средства. Но такая упа­ковка, как показала жизнь, чревата тем. что на ее разложение в природных условиях (на по­лигонах) требуется большое время, исчисляемое десятками и сотнями лет. И несмотря на это полимерный упаковочный бум продолжает расти. Кроме того, по подсчетам экспертов, ос­новного сырья для изготовления полимерной упаковки – нефти хватит человечеству лишь на ближайшие 100 лет.

Исходя из этого, одним из актуальных направлений становится производство экологически чистой биодеградируемой упаковки. Ее изготавливают на основе полимеров, которые могут разрушаться в естественных условиях под воздействием таких природных факторов, как свет, температура, влага, а также при участии живых микроорганизмов (бактерий, дрожжей, грибов и т.д.). При этом высокомолекулярные вещества разлагаются на низкомолекулярные, такие, как вода, углекислый газ и т.д. Таким образом совершается естественный круговорот веществ, созданный эволюцией и способный поддерживать экологическое равновесие в природе.

Такие биопластики можно получать двумя способами: либо на основе веществ органической природы (олигосахариды, целлюлоза, зерно, молоко и т.д.), либо биотехнологическим пу­тем. Сейчас наибольшее распространение получило изготовление биоразрушаемой упа­ковки, основанное на введении в синтетический полимер веществ растительного происхож­дения. Они служат питательной средой для микроорганизмов, что приводит к нарушению целостности упаковки и соответственно к ее разрушению.


1 | 2 | 3 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.014 сек.)