Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Июня 2014 в 20:03, курсовая работа
На сегодняшний день наука и техника начала третьего тысячелетия развивается в темпах геометрической прогрессии, не является исключением и промышленность как одна из самых (если не самой) масштабных сфер деятельности человека. В связи с не безупречностью технологических процессов на данном этапе неизбежно негативное воздействие промышленности на окружающую среду, промышленных отходов как компонента данного воздействия. Ежегодно во всем мире и в нашей стране миллиарды тонн твердых, пастообразных, жидких, газообразных отходов поступает в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природы. В глобальных масштабах изменяется круговорот воды и газовый баланс в атмосфере. Огромное количество видов живых существ подвержены воздействию опасных веществ, в том числе на генетическом уровне, отсюда вытекает поражения целого ряда поколений организмов, а может и множества.
Введение
Глава 1. Общая характеристика отходов промышленности
1.1. Основные понятия отходов
1.2. Классификация отходов промышленности
Глава 2. Методы хранения отходов промышленности
2.1. Использование хранилищ взрывоопасных и промышленных отходов
2.2. Наземные полигоны
Глава 3. Разработка малоотходных и безотходных технологий и методов комплексного использования отходов промышленности
3.1. Термическое обезвреживание токсичных промышленных отходов
3.2. Топливно-энергетический и химический комплекс
Заключение
Список литературы
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
(ФГБОУ ВПО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»)
Историко-географический факультет
Кафедра природопользования и геоэкологии.
Курсовая работа
на тему:
«Обезвреживание и использование токсичных промышленных отходов»
Выполнила: студент гр. ИГФ-23-12
Михайлова А. В.
Проверил: к. г. н. доц. Гаврилов О. Е
Содержание
Введение
Глава 1. Общая характеристика отходов промышленности
1.1. Основные понятия отходов
1.2. Классификация отходов промышленности
Глава 2. Методы хранения отходов
промышленности
2.1. Использование хранилищ взрывоопасных
и промышленных отходов
2.2. Наземные полигоны
Глава 3. Разработка малоотходных и
безотходных технологий и методов комплексного
использования отходов промышленности
3.1. Термическое обезвреживание
токсичных промышленных отходов
3.2. Топливно-энергетический и химический
комплекс
Заключение
Список литературы
Введение.
На сегодняшний день наука и техника начала
третьего тысячелетия развивается в темпах
геометрической прогрессии, не является
исключением и промышленность как одна
из самых (если не самой) масштабных сфер
деятельности человека. В связи с не безупречностью
технологических процессов на данном
этапе неизбежно негативное воздействие
промышленности на окружающую среду, промышленных
отходов как компонента данного воздействия.
Ежегодно во всем мире и в нашей стране
миллиарды тонн твердых, пастообразных,
жидких, газообразных отходов поступает
в биосферу, нанося тем самым непоправимый
урон как живой, так и неживой природы.
В глобальных масштабах изменяется круговорот
воды и газовый баланс в атмосфере. Огромное
количество видов живых существ подвержены
воздействию опасных веществ, в том числе
на генетическом уровне, отсюда вытекает
поражения целого ряда поколений организмов,
а может и множества. Стало очевидным,
что и люди не застрахованы от плодов своей
беспечности и халатного отношения к природе.
Так, лишь по несколько десятилетий
после создания крупных промышленных
узлов, на которых велся недостаточно
или не велся вовсе контроль над выбросами
токсичных отходов в биосферу, в окрестностях
стали появляться на свет дети с очевидными
мутациями.
Если люди в состоянии позаботиться
о себе, животные и растения сами на это
не способны, поэтому необходимо тщательно
следить за развитием и жизнедеятельностью
организмов в зонах прямого и косвенного
воздействия промышленных предприятий
и смежных с ними объектов.
Несмотря на давность и большое
количество исследований в области экологически
чистого производства, проблема утилизации
и переработки промышленных отходов остается
актуальной до сих пор. Цель же данной
работы заключается в рассмотрении основных
ныне существующих и перспективных способов
утилизации и переработки промышленных
отходов. Достижение глобальной цели в
процессе выполнения работы достигалось
рассмотрением локальных задач. Во-первых,
дать понятие промышленных отходов и рассмотреть
их классификацию по различным критериям:
по их химической природе, технологическим
признакам образования, возможности дальнейшей
переработке и использования и степени
их токсичности. Во-вторых, охарактеризовать
способы утилизации, переработки и, при
необходимости, условий их захоронения.
В-третьих, рассмотреть возможность комплексного
использования отходов промышленности
как в целом в промышленности, так и на
примере металлургического, топливно-энергетического
и химического комплексов.
Глава 1. Общая характеристика отходов
промышленности.
Существующие характеристики токсичных
промышленных отходов весьма разнообразны
и односторонние. Негативное воздействие
промышленности выражается в воздействии
на конкретные части природы и на биосферу
в целом отходов от процессов добычи и
переработки природных ресурсов. Отходы
производства и потребления являются
источниками антропогенного загрязнения
окружающей среды в глобальном масштабе
и возникают как неизбежный результат
потребительского отношения и непозволительно
низкого коэффициента использования ресурсов.
Согласно отечественному стандарту,
токсичные вещества в промышленности
делятся: чрезвычайно опасные, высоко
опасные, умеренно опасные и малоопасные.
Наличие в отходах ртути, хромовокислого
калия, треххлористой сурьмы, азотнокислого
свинца и др. относит их ко второму классу
опасности.
Наличие в отходах хлористой меди, окиси
свинца, щавелевокислой меди, четыреххлористого
углерода относит их к третьему классу
опасности.
Все это позволяет определить пути
дальнейшего движения отходов.
На основе этой характеристики
разрабатываются схемы централизированного
сбора, вывоза и переработки промышленных
отходов для использования в качестве
вторичного сырья и для предотвращения
их отрицательного воздействия на окружающую
среду.
1.1. Основные понятия отходов.
Отходами называются продукты
деятельности человека в быту, на транспорте,
в промышленности, не используемые непосредственно
в местах своего образования и которые
могут быть реально или потенциально использованы
как сырье в других отраслях хозяйства
или в ходе регенерации. Отходами производства
являются остатки материалов, сырья, полуфабрикатов,
образовавшихся в процессе изготовления
продукции и утратившие полностью или
частично свои полезные физические свойства.
Отходами производства могут считаться
продукты, образовавшиеся в результате
физико-химической переработки сырья,
добычи и обогащения полезных ископаемых,
получение которых не является целью данного
производства. Отходы потребления – непригодные
для дальнейшего использования по прямому
назначению и списанные в установленном
порядке машины, инструменты, бытовые
изделия.
По возможности использования,
различаются утилизируемые и не утилизируемые
отходы. Для первых существует технология
переработки и вовлечения в хозяйственный
оборот, для вторых в настоящее время отсутствует.
Так же для определения понятия
отходов их подразделяют на два вида:
токсичные и не токсичные. А в целом в своей
основной массе отходы не токсичны.
Глава 2. Методы хранения отходов
промышленности.
При разработке новых ресурсосберегающих
и экологических технологических процессов,
необходимо обезвреживание отходов на
стадии вывода из технологического процесса,
но при современном развитии науки и техники
невозможно исключить образование не
утилизируемых, не подлежащих сжиганию,
не поддающихся нейтрализации токсичных
отходов. В этом случае целесообразно
захоронение отходов такого рода в специально
создаваемых для этого хранилищах, где
можно будет захоронить промышленные
отходы для их использования в будущем.
А для остальных видов отходов существуют
полигоны, в которые размещаются на определенном
участке со слабо фильтрующим фунтами
(глина, сланцы, суглинок и другие)
Главным конструктивными элементами
участка хранения отходов являются герметизирующая
облицовка, защитный облицовочный слой,
дренажный слой для фильтрата и верхнее
покрытие. Для обеспечения пленочные материалы
(например, полиэтилен высокого давления),
покрытия из асфальтобетона, а так же усиление
почвы бентонитом.
2.1. Использование хранилищ взрывоопасных
и промышленных отходов.
Для захоронения отходов промышленности
целесообразно использовать резервуары
в геологических формациях: гранит, вулканические
породы, туфы, базальты, соляные толщи,
гипс, ангидрит, доломит, глина, гнейсы.
Такого рода хранилища могут существовать
как самостоятельно, так и совместно с
горнодобывающими предприятиями на его
шахтном поле .
В течение последних 70-ти лет наша
страна была и остается сейчас крупнейшим
поставщиком разнообразных полезных ископаемых,
при добыче которых образуются порядка
нескольких миллиардов м3 пустот, непогашенных или постепенно
погашаемых выработанных пространств,
пригодных в большей или меньшей степени
для захоронения промышленных отходов,
в том числе радиоактивных. При размещении
отходов необходимо соблюдать ряд определенных
условий и ограничений:
1.Водонепроницаемость толщ и наличие
над и под ними обильных водоносных толщ;
2.Полное исключение возникновения деформаций,
способных сделать толщу водопроводящей
(сдвиг под действием собственной массы,
динамические нагрузки, вызванные землетрясениями,
газодинамическими явлениями, наземными
взрывами и т.п.);
3.Размещение вдали от населенных пунктов,
территорий возможных появлений наводнений,
селей, прорыва дамб и плотин, оседание
земной поверхности в результате горных
работ;
4.Наличие
способов и средств, позволяющих при необходимости
оперативно и с полной гарантией навечно
перекрыть выработки, через которые отходы
будут подаваться в выработанные пространства.
Подземное захоронение отходов
может осуществляться на различных глубинах
и гидродинамических зонах литосферы,
согласно этому хранилища подразделяются:
1) Неглубокие – В зоне аэрации и активного
водообмена;
2) Средне глубокие – Ниже зоны активного
водообмена, в пределах пластовых температур
50 – 70º С;
3) Глубокие – на глубине свыше 2000 м.
Необходим учет мощности зоны аэрации
и фильтрационные свойства пород, интенсивность
экзогенных геологических процессов (карст,
эрозия, оползень и др.), влияющих на герметичность
хранилищ.
Существуют предложения по нетрадиционным
способам создания подземных емкостей
посредством энергии камуфлетного взрыва
и ядерного взрыва.
В итоге: хранилище токсичных промышленных
отходов – сложная геотехническая система,
составными элементами которой являются
компоненты геологической среды (массив
горных пород, подземные воды) и наземно-подземные
инженерные сооружения (выработки, скважины,
коммуникации).
Хранение взрывоопасных отходов,
представляющих некоторую ценность в
будущем после создания технологий их
переработки и использования, наиболее
целесообразно в подземных хранилищах
с повышенными мерами безопасности и возможной
флегматизацией. Уничтожение взрывоопасных
отходов связано со значительными затратами
на обеспечение безопасности процесса.
Требования к размещению хранилищ взрывоопасных
отходов аналогичны общим защитным мероприятиям
для хранения промышленных отходов. Воздействиями,
инициирующими возможный их взрыв, являются
механические удары, трение, высокие температуры,
электрическая искра или блуждающие токи,
химическая реакция между компонентами,
близкий взрыв. Для предотвращения негативных
последствий захоронения взрывоопасных
отходов, помимо общих требований для
изоляции промотходов из биосферы, необходимо:
1. Помещение взрывоопасных отходов в тару
для предохранения от всех видов инициирующих
воздействий;
2. Достаточное удаление от системы ЛЭП;
3. Использование качественной электропроводки
для освещения подсобных помещений;
4. Предохранение от нежелательных химических
реакций, в том числе путем низкой температуры
хранения и уже упомянутой флегматизации;
5. Безопасные транспортировка, погрузки-разгрузки
взрывоопасных отходов.
Взрывоопасные вещества и смеси:
1) Соли тяжелых металлов (СТМ) гремучей
кислоты – фульминаты;
2) СТМ и органические производные азотоводородной
кислоты – азиды, циниануразиды;
3) СТМ ароматических оксинитросоединений
– пикраты, стивриаты (нитрорезорцинаты);
4) Производные 5-членного гетероциклического
соединения тетразола;
5) Некоторые производные азотоводорода
тетразена, например гунилнитрозоамингуанилтетразен
6) Производные аминов ароматического
ряда, соли диазопроизводных диазооксы,
хинодизаиды;
7) Органические перекиси;
8) Ацетилениды некоторых тяжелых металлов;
9) Динитробензофуроксены тяжелых металлов;
10) Нитросоединения – тротил, тетрил, гексоген;
11) Нитроэфиры – тиланин, нитроглицерин
и др.;
12) Нитропарафины – нитрометан;
13) Гидраты гликолей – этиленгликоль;
14) Хлораты и перхлораты щелочных металлов;
15) Нитраты целлюлозы, некоторых металлов
и газов;
16) Смеси горючих элементов с окислителями;
17) Газово-воздушные смеси горючих летучих
веществ.
2.2. Наземные полигоны.
Наземные полигоны для хранения промышленных
отходов являются и должны использоваться
в качестве временных, промежуточных пунктов
на пути в хранилища. Согласно действующим
положениям по проектированию и созданию
наземных полигонов их размещение запрещено:
- Вблизи месторождений пресных подземных
вод и их водо-охранных зон;
- Вблизи месторождений минеральных лечебных
и промышленных вод;
- На территории зон охраны курортов;
- На территории заповедников;
- В пределах селитебных и рекреационных
зон населенных пунктов.
Глава 3. Разработка малоотходных
и безотходных технологий и методов комплексного
использования отходов промышленности.
На современном этапе открывается всё
больше возможностей существенно сократить
количество не утилизируемых отходов,
которые имеют сложный химический состав,
и, как правило, их переработка в полезные
продукты или весьма затруднительна современном
этапе, или экономически нецелесообразна.
Жидкофазное окисление токсичных
отходов производства используется для
обезвреживания жидких отходов и осадков
сточных вод. Суть его заключается в окислении
кислородом органических и элементоорганических
примесей сточных вод при температуре
150 – 350° С и при давлении 2 – 28 МПа.
Интенсивность окисления в жидкой
фазе способствует высокая концентрация
растворенного в воде кислорода, значительно
возрастающая при высоком давлении. В
зависимости от давления, температуры,
количества примесей и кислорода, продолжительности
процесса органические вещества окисляются
с образованием органических кислот (в
основном CH3COOH и HCOOH) или с образованием CO2, H2O и N2.
Элементоорганические соединения
в щелочной среде окисляются с образованием
водных растворов хлоридов, бромидов,
фосфатов, нитратов и оксидов металлов,
а при окислении азотосодержащих веществ,
помимо нитратов, образуется значительное
количество аммонийного азота.
Для жидкоплазменного окисления
требуется меньше энергетических затрат,
чем другие методы, но является более дорогостоящим,
кроме этого к недостаткам метода относится
высокая коррозионность процесса, образование
накипи на поверхности нагрева, неполное
окисление некоторых веществ, невозможность
окисления сточных вод с высокой теплотой
сгорания.
Применение метода целесообразно
при первичной переработке отходов.
Гетерогенный катализ, метод применим
для обезвреживания газообразных и жидких
отходов. Существуют три разновидности
гетерогенного катализа промышленных
отходов.
Термокаталитическое
окисление можно использовать для
обезвреживания газообразных отходов
с низким содержанием горючих примесей.
Процесс окисления на катализаторах осуществляется
при температурах меньших, чем температура
самовоспламенения горючих составляющих
газа. В зависимости от природы примесей
и активности катализаторов окисление
происходит при температуре 250 - 400° С и
в установках различных размеров.
В термокаталитических реакторах
успешно окисляются CO, H2, углеводороды (УВ), NH3, фенолы, альдегиды, кетоны, пары
смол, канцерогенные и др. соединения с
образованием CO2, H2O, N2. Степень окисления вредных веществ
98 – 99.9 %. Для увеличения удельной поверхности
катализации используется пористые керамические
устройства из Al2O3 и оксидов других металлов, тоже
обладающих каталитической активностью.
Современные промышленные катализаторы
глубокого окисления при температуре
до 600 – 800° С не следует применять при
большом содержании пыли и водяных паров.
Неприменим метод и для переработки отходов,
содержащих высококипящие и высокомолекулярные
соединения, вследствие неполноты окисления
и забивания поверхности катализаторов.
Нельзя применять термокаталитическое
окисление при наличии в отходах даже
в небольших количествах P, Pb, As, Hg, S, галогенов
и их соединений, так как это приводит
к дезактивации и разрушению катализаторов.
Термокаталитическое
восстановление используется для
обезвреживания газообразных отходов,
включающих в себя нитрозные газы – содержащие
NOX.
Профазное каталитическое
окисление применимо для перевода
органических примесей сточных вод в парогазовую
фазу с последующим окислением кислородом.
При содержании в сточных водах неорганических
и нелетучих веществ возможно дополнение
данного процесса огневым методом или
другими видами обезвреживания отходов.
В целом методы гетерогенного катализа
нецелесообразно использовать в качестве
самостоятельного способа обезвреживания
токсичных отходов, а только как отдельную
ступень в общем, технологическом цикле.
Пиролиз промышленных отходов,
существует два различных типа пиролиза
токсичных промышленных отходов.
Окислительный пиролиз – процесс
термического разложения промышленных
отходов при их частичном сжигании или
непосредственном контакте с продуктами
сгорания топлива. Данный метод применим
для обезвреживания многих отходов, в
том числе «неудобных» для сжигания или
газификации: вязких, пастообразных отходов,
влажных осадков, пластмасс, шламов с большим
содержанием золы, загрязненную мазутом,
маслами и другими соединениями землю,
сильно пылящих отходов. Кроме этого, окислительному
пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие
металлы и их соли, которые плавятся и
возгарают при нормальных температурах
сжигания, отработанные шины, кабели в
измельченном состоянии, автомобильный
скрап и др.
Метод окислительного пиролиза
является перспективным направлением
ликвидации твердых промышленных отходов
и сточных вод.
Сухой пиролиз- этот метод термической
обработки отходов обеспечивает их высокоэффективное
обезвреживание и использование в качестве
топлива и химического сырья, что способствует
созданию малоотходных и безотходных
технологий и рациональному использованию
природных ресурсов. Сухой пиролиз – процесс
термического разложения без доступа
кислорода. В результате образуется пиролизный
газ с высокой теплотой сгорания, жидкий
продукт и твердый углеродистый остаток.
Информация о работе Обезвреживание и использование токсичных промышленных отходов