Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 31
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
| Факультет | Инженерная механика |
| Кафедра | Оборудование нефтегазопереработки |
| Оценка: | | Рейтинг: | | ||
| Подписи членов комиссии: | |||||
| | | | |||
| (подпись) | | (фамилия, имя, отчество) | |||
| | |||||
| (дата) | |||||
| | | | |||
РЕФЕРАТ
| по дисциплине | Экология |
| | |
| на тему | Обращение с отходами |
| | |
| | |
| «К ЗАЩИТЕ» | | ВЫПОЛНИЛ: | |
| | | Студент группы | МА-22-03 |
| | | | (номер группы) |
| доцент, к.т.н. Орлова М.Н. | | Соловьёв В.В. | |
| (должность, ученая степень; фамилия, и.о.) | | (фамилия, имя, отчество) | |
| | |  | |
| (подпись) | | (подпись) | |
| | | 28.10.22 | |
| (дата) | | (дата) | |
Москва 2022
Содержание
Введение............................................................................................3
I.Понятие об отходах.......................................................................................5
II. Вред твердых отходов и способы их утилизации........................................................6
2.1. Огневой способ..................................................................................7
2.2. Технологии высокотемпературного пиролиза............................... 8
2.3. Плазмохимическая технология........................................................9
2.4. Использование вторичных ресурсов...............................................11
2.5 Захоронение отходов..........................................................................12
2.5.1. Полигоны.........................................................................................13
2.5.2 Изоляторы, подземные хранилища................................................15
2.5.3. Заполнение карьеров......................................................................16
III. Как борются с отходами в разных странах мира………………………17
3.1. Япония………………………………………………………………17
3.2. Индия………………………………………………………………18
3.3. Италия………………………………………………………………18
3.4. Китай………………………………………………………………. 19
3.5. Бразилия……………………………………………………………19
3.6. Франция……………………………………………………………20
3.7. США……………………………………………………………...…20
3.8. Финляндия…………………………………………………………20
3.9. Австрия……………………………………………………………...20
3.10. Швеция……………………………………………………………21
3.11. Объединённые Арабские Эмираты………………………………21
Заключение.........................................................................................................22
Список использованных источников...............................................................23
Введение
Одна из важнейших проблем современности – это проблема защиты окружающей среды. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и транспорта в атмосферу, водоемы и недра на современном этапе развития науки и техники достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, уровни загрязнений в несколько раз превышают допустимые санитарные нормы.
Экологические исследования, проведенные в 2017 году в России, показали, что всё возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Среди различных составляющих экологического кризиса (истощение сырьевых ресурсов, нехватка чистой пресной воды, возможные климатические катастрофы) наиболее угрожающий характер приняла проблема незаменимых природных ресурсов – воздуха, воды и почвы – отходами промышленности и транспорта.
Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет глобальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических, правовых и международных аспектов проблемы применительно не только к конкретному производственному циклу, но и в масштабах регионов, стран и всего мира.
Продолжающиеся загрязнения природной среды твердыми, жидкими отходами производства и потребления, вызывающими деградацию окружающей среды, в последнее время остаются острейшей экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.
Включая более 20 тыс. производственных предприятий с довольно развитыми и разнообразными технологиями производства, промышленность Российской Федерации играет заметную роль, как в загрязнении природы, так и в решении природоохранных проблем. Серьезную проблему представляет специфика многих отраслей промышленности, и, как следствие, требуются индивидуальные подходы к решению природоохранных задач.
Несмотря на продолжавшийся в последние годы спад производств, это не вызвало снижения объемов отходов, образующихся на промышленных предприятиях и соответственно поступающих в воздух, водные объекты и почвы, и адекватного уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду.
В частности, миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов ежегодно поступают в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе. В глобальных масштабах изменяется круговорот воды и газовый баланс [2] в атмосфере (рис.1).
Несмотря на большое количество исследований в области экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки промышленных отходов остается актуальной до сих пор. Поэтому, появилась экономически, технологически и экологически обоснованная необходимость в разработке и внедрении всё новых прогрессивных и безопасных методов решения проблемы избавления биосферы от опасности ее загрязнения отходами производства и потребления. Для выбора более рационального пути решения проблемы необходим предварительный учет и оценка отходов.
В 2017 г. количественный состав государственной сети наблюдений, следующий [1]:
Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха проводились в 244 городах Российской Федерации, на 672 станциях, из них регулярные наблюдения Росгидромета выполнялись в 221 городе на 613 станциях. Измеряются концентрации до 54 загрязняющих веществ.
Наблюдениями за загрязнением поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям охвачены 1193 водных объекта, измеряются 129 показателей качества воды.
Наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по гидробиологическим показателям проводились в семи гидрографических районах Балтийском, Каспийском, Восточно-Сибирском, Карском, Тихоокеанском, Баренцевском и Азовском на 133 водном объекте России на 254 гидробиологических пунктах и 368 створах. Программа наблюдений включает от 2 до 6 показателей.
Наблюдения за загрязнением морской среды в 2017 году проводились на 275 станциях в шельфовых районах морей, омывающих территорию Российской Федерации.
Сеть станций наблюдения атмосферного трансграничного переноса веществ включает 4 станции на Европейской территории России (программа ЕМЕП) и 4 станции на Азиатской территории (программа ЕАНЕТ). По программе ЕМЕП производится отбор и анализ проб атмосферных аэрозолей, газов (диоксидов азота и серы) и атмосферных осадков. По программе ЕАНЕТ производится отбор проб атмосферного воздуха и осадков и анализ основных кислотообразующих веществ.
Рисунок 1. Графики годового содержания свинца и взвешенных частиц (мкг/м3) в атмосферном воздухе фоновых районов.
I. Понятие об отходах.
Отходами производства являются остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные физические свойства.
Промышленные отходы, находящиеся в жидком агрегатном состоянии, обычно трудно утилизировать, а зачастую они представляют серьезную угрозу окружающей среде ввиду высокой токсичности. Жидкие отходы, по сравнению с твердыми отходами, технологически значительно более сложно изымать из производства, транспортировать.
Более рациональным способом защиты литосферы от производственных и бытовых отходов является, бесспорно, освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов.
При сборе отходов необходимо одновременно их сортировать, разделяя, а отдельные вещества или группы веществ. В быту такой процесс сбора отходов уже организован, например, в Японии, Германии, где на улицах установлены специальные контейнеры с емкостями для бумаги, стекла, металла и др. Рассортированные отходы легко подвергаются вторичной переработке.
Во всем мире идет активный поиск технологий и оборудования для переработки и утилизации отходов при соблюдении современных требований экологии. Обострение экологической ситуации ставит промышленные предприятия в сложное положение. Расходы на предупреждение загрязнения окружающей среды производственными отходами растут.
Некоторые предприятия вообще не имеют систем утилизации отходов и сбрасывают стоки после невысокой степени очистки на устаревшем оборудовании, перекладывая на город проблему переполненных отстойных сооружений.
II.Вред твердых отходов и способы их утилизации
Различают пять степеней, установленных согласно российскому законодательству: [1]
5-я степень опасности (СО). Утилизируемые ТБО. Влияние на экологию очень низкое. Мусор подвержен переработке без существенного воздействия на окружающую природную среду;
4-я СО. Среднеопасные ТБО. В эту группу входят все отходы с периодом естественного распада до 3 лет. Несмотря на то, что их присутствие нарушает экологическое равновесие в природе, степень опасности таких ТБО определена как низкая;
3-я СО. Опасные отходы. Воздействие на природу – сильное, влекущее нарушение экологической системы. Срок восстановления природы после воздействия таких ТБО составляет около 10 лет, причем срок отсчитывается после ликвидации источника воздействия;
2-я СО. Высокая опасность. После воздействия на экологию полное восстановление баланса возможно не менее чем через 30 лет;
1-я СО. Крайне высокая опасность. Воздействие таких ТБО влечет за собой полное уничтожение природы без возможности ее восстановления.
С повышением роли городов в экономике страны увеличиваются как размеры этих городов, так и число их жителей. Увеличение числа жителей многократно повышает нагрузку на городские коммунальные службы. Создается ситуация, когда меры, направленные на улучшение экологической и санитарной обстановки, попросту запаздывают, будучи не в силах угнаться за ростом народонаселения. В настоящее время в городах России проживает около 75% всех граждан страны. Несмотря на высокую цифру стоит заметить, что Россия далеко не первая в Европе по этому показателю. Тем не менее объем ТБО растет стремительно. Вторая по важности влияния проблема – технический прогресс, вернее его недостаточное использование. Система сбора, транспортировки и утилизации ТБО развита крайне слабо. Большие расстояния, огромная площадь и экономия на всех этапах производственной деятельности приводят к созданию стихийных свалок.
Но и без них самым популярным способом избавления от бытового мусора является именно организация захоронения ТБО на открытых полигонах. Желание действовать в рамках призывов о сохранности окружающей среды разобьется о сухие данные: в настоящее время в России только 5-7% [1] от общего числа ТБО перерабатывается на специальных фабриках по переработке мусора.
Третьим препятствием к скорейшему наведению порядка является отсутствие взаимопонимания (не сказать хуже – конфронтация) между государственными муниципальными службами и частными коммерческими компаниями. Муниципалитеты ревностно охраняют приоритетное право освоения такого вида предпринимательской деятельности, не допуская туда посторонних.
2.1. Огневой способ.
Огневой способ [2] (рис.7) обезвреживания и переработки отходов является наиболее универсальным, надежным и эффективным по сравнению с другими. Во многих случаях он является единственно возможным способом обезвреживания промышленных и бытовых отходов. Способ применяется для утилизации отходов в любом физическом состоянии: жидких, твердых, газообразных и пастообразных. Наряду с сжиганием горючих отходов огневую обработку используют и для утилизации негорючих отходов. В этом случае отходы подвергают воздействию высокотемпературных (более 1000 °С) продуктов сгорания топлива.
Рисунок 7. Схема огневой зачистки отходов (2-грейфный захват, 3-загрузочная воронка,4-бункер,5-запальное устройство,6-вращающаяся печь,7-сборник,8-транспортер,9-камера дожигания,10-пламень горелки,11-охладительное устройство,12-дымосос,13-дымовая труба,14-склад)
Сжиганием называется контролируемый процесс окисления твердых, жидких или газообразных горючих отходов. При горении образуются диоксид углерода, вода и зола. Сера и азот, содержащиеся в отходах, образуют при сжигании различные оксиды, а хлор восстанавливается до HCl. Помимо упомянутых газообразных продуктов при сжигании отходов образуются и твердые частицы - металлы, стекло, шлаки и др., которые требуют дальнейшей утилизации или захоронения.
Этот способ характеризуется высокой санитарно-гигиенической эффективностью. Область применения огневого способа и номенклатура отходов, подлежащих огневому обезвреживанию, постоянно расширяются. К ним относятся отходы хлорорганических производств, основного органического синтеза, производства пластических масс, резины и синтетических волокон, нефтеперерабатывающей промышленности, лесохимии, химико-фармацевтической и микробиологической промышленности, машиностроения, радиотехнической и приборостроительной промышленности, целлюлозно-бумажного производства и многих других отраслей промышленности.
Способом сжигания можно обезвреживать и такие сложные с точки зрения утилизации отходы, как смесь органических и неорганических продуктов, а также галогенорганические отходы.
2.2. Технологии высокотемпературного пиролиза.
Пиролиз — один лучших способов переработки твердых, жидких и пастообразных отходов, как с точки зрения экологической безопасности, так и получения синтез - газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность технически просто перерабатывать твердые промышленные отходы без их предварительной подготовки, сортировки, сушки и т. д. С учетом соблюдения технологического режима технология пиролиза является экологически безопасной и соответствует всем санитарно-эпидемиологическим нормам. Экологически чистое термическое уничтожение способствует полной ликвидации отходов и минимальным выбросам в атмосферу продуктов сгорания. При данной технологии объемы отходов и веществ в некоторых случаях можно уменьшить до 99,5%. [2]
Оборудование пиролиза — оптимальное решение для переработки отходов. Пиролиз мало чувствителен к типу сырья и способен перерабатывать несортированные не хлорсодержащие твердые, жидкие и пастообразные отходы, в том числе: нефтешламы, битумы, отработанные масла, бумажную пульпу, смешанные пластики и измельченные остатки автомобилей, полимеры, каучуки, электронную технику, резинотехнические изделия и автопокрышки, канализационный ил, отходы деревообработки, медицинские и химические углеродосодержащие отходы 2-5 класса опасности, и т.п. Автоматика установок приспосабливается к изменениям состава отходов.
При разработке современных установок пиролиза учитываются принципы государственной политики в области обращения с отходами в плане охраны здоровья человека и поддержания благоприятного состояния окружающей среды, изложенные в федеральном законе № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» от 26.06.98г. Пиролиз соответствует европейским стандартам и считается экологически чистым способом в мире. Уже один тот факт, что этот способ взят на вооружение в Европе, снимает все вопросы об экологической безопасности данного производства.
Целью производства и внедрения установок пиролиза является сокращение захоронения промышленных и бытовых отходов на всей территории Российской Федерации. Компактность и простота обслуживания установок позволяют использовать их в любой местности с широким диапазоном температур. Были спроектированы и построены десятки коммерческих пиролизных заводов по переработке различных отходов. Данные предприятия отличаются по производительности и по видам перерабатываемого сырья: от загрязненного масла или земли и до рециклинга энергии из ТБО, канализационного ила, автопокрышек, пластиков и т.д. Ряд пиролизных производств находится в многолетней непрерывной эксплуатации. По сравнению с мусоросжигательными заводами (инсинераторами) пиролиз обладает рядом преимуществ таких как: а) продукты сгорания, ассоциированные с сжиганием отходов, не образуются, б) зола нетоксична, в) сточные
воды из системы газоочистки не производятся, г) неокисленные металлы после процесса, д) переработка высококалорийных отходов и т.д.
Применение пиролизных установок актуально в различных областях промышленности. Так, оборудование по переработке нефтешламов является необходимым на месторождениях нефти ввиду сложностей с утилизацией данных отходов на местах и высокими штрафами со стороны контролирующих природоохранных органов. Предприятия, на которых регулярно образуются такие отходы, как отработанные масла, изношенные автомобильные покрышки и резинотехнические изделия (РТИ), могут существенно сократить расходы на утилизацию отходов и получить прибыль за счет продажи или использования полезных компонентов, образующихся в результате переработки.
Особая значимость установок пиролиза в том, что с их помощью не только уничтожаются отходы, но и получается продукция в виде печного топлива и золы с высоким содержанием углерода, которую можно реализовывать в качестве товара.
2.3. Плазмохимическая технология.
В последнее десятилетие одним из наиболее востребованных направлений использования низкотемпературной плазмы (от 1500 до 50 000 К) является переработка промышленных и бытовых отходов. [3]
В силу своего основного преимущества – чрезвычайно концентрированной удельной энергии, т.е. высокого теплосодержания при высоких температурах, - плазма лучше, чем что-либо, пригодна для обезвреживания, уничтожения и утилизации отходов. Плазмохимический метод в этой области является сильной альтернативой термическому способу благодаря высокой интенсивности процесса.
Помимо указанного преимущества и вытекающей из него высокой удельной производительности реакционного объёма (до 100000 кг/ч·м3), необходимо отметить ещё несколько явных достоинств плазмохимического метода.
-
Отсутствие ограничения по фазовому состоянию и химическому составу отходов. Этим способом можно перерабатывать также трудногорючие и негорючие отходы. -
Безотходная переработка сырья (отходов), т е. она является конечным звеном в цепи множества химических и биологических процессов. -
Плазмохимический метод – ресурсосберегающий. Например, переработка 1 т хлорорганических отходов позволяет экономить 0,1-0,3 т ацетилена и этилена, до 0,7 т хлора, 0,3 - 1,1 т карбида кальция. Для производства плазмохимического ацетилена в этом процессе требуется меньше электроэнергии (21,6 вместо 38,9 МДж/кг) по сравнению с карбидным методом. При переработке трудногорючих и негорючих хлорорганических отходов экономится 0,1-1 т топлива на 1 т отходов по сравнению с методом термического обезвреживания.
Для сравнения полезно указать следующие недостатки термического метода (сжигание в печах, топках).
-
Ограничение по сырью. Нельзя перерабатывать негорючие отходы, для обезвреживания трудногорючих отходов требуется вводить дополнительное топливо. -
Низкая интенсивность процесса. Удельная производительность реакционного объёма составляет не более 100 кг/ч·м3, поэтому печи имеют большую металлоемкость и требуют для размещения значительных площадей. -
Невозможность переработки отходов в целевые ценные продукты. -
Потери углерода сырья, наиболее дорогостоящего компонента отходов, в виде углекислого газа.
В зависимости от характера отходов, потребностей региона, особенностей основного производства процесс переработки в плазме может быть организован либо как ликвидация (уничтожение) отходов с развалом их молекул до простейших безвредных соединений, которые в большинстве своём представляют высококалорийное топливо, либо как направленное производство ценных целевых продуктов. В первом случае используется окислительный плазмообразующий газ: во втором - восстановительный (в основном водород). При переработке углеродсодержащих отходов в окислительной плазме получается синтез-газ, используемый далее во многих процессах. Ценным продуктом плазмохимической переработки подобных отходов может быть высококачественная ультрадисперсная сажа. Переработка бытовых отходов в плазме также может быть организована с получением конвертированного газа высокой калорийности, как это реализовано в Швеции фирмой SKF.
2.4. Использование вторичных ресурсов.
Использование вторичных ресурсов вместе с положительными имеет и отрицательные стороны. Негативные последствия увеличения доли вторичного сырья и замены первичного сырья отходами, проявившиеся в ряде отраслей, свидетельствуют о том, что их применение должно быть оптимальным. С этим столкнулись при переходе на замкнутый пароводяной цикл в теплоэнергетике, в системах оборотного водоснабжения, в производстве картона и других.
Применение осадков сточных вод в качестве удобрений вызвало накопление фитотоксичных тяжелых металлов в почве, усилило накопление кадмия в растениях. Вследствие этого внесение таких осадков в почву рекомендовано делать не чаще одного раза в 5 лет и применять их лишь для удобрения лугов. Некоторые виды отходов, содержащих ртуть, мышьяк и другие токсичные компоненты, не подлежат использованию без предварительного обезвреживания. He рекомендовано использование кислых гудронов в асфальтовых покрытиях в черте населенных пунктов вследствие загрязнения воздуха ароматическими углеводородами. Использованию отхода флотации угля для мелиорации почв должна предшествовать проверка его канцерогенных свойств.