Экология. Экология отраслей промышл.+. 1. Воздействие машиностроительной отрасли на состояние окружающей природной среды
 Скачать 150.95 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Рудненский индустриальный институт Кафедра автоматизации, информационных систем и безопасности ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС По дисциплине «Экология отраслей промышленности» для студентов образовательной программы «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» Составила: Кузьмина Н.А., преподаватель Утверждены на заседании кафедры Протокол № _____ от ____________2021г. И.о.зав. кафедрой АИСиБ И.В. Штыкова  Тема 1. Воздействие машиностроительной отрасли на состояние окружающей природной среды Цель лекции: рассмотреть воздействие машиностроительной отрасли на состояние окружающей природной среды Тезисы лекции: Введение. Цель и задачи курса. Твердые отходы в машиностроении. Воздействия машиностроительного предприятия на атмосферу. Загрязнения сточных вод на машиностроительных предприятиях. Основные вопросы и краткое содержание Введение Ученые и специалисты разных стран, а теперь еще правительства и общественность поняли, что нельзя решать экологические проблемы в одной отдельно взятой стране. Развитые страны отличаются от остальных тем, что применяют более современные технологии, что они накопили опыт решения экологических проблем. Но можно ли считать "чистой" отдельную комнату, если вокруг нее расположились десятки "грязных" в одном общем доме. Проблемы загрязнения окружающей среды вообще и, в частности, твердыми производственными и бытовыми отходами актуальны во всем мире. И эта же проблема названа приоритетной в процессе разработки Национального плана действий по охране окружающей среды для устойчивого развития Республики Казахстан. Нынешняя ситуация в Казахстане такова, что ухудшение состояния окружающей среды грозит не только благополучию, но и самой жизни населения. Более четверти территорий республики непригодны для жизни из-за испытаний на военных полигонах, из-за того, что фабрики и заводы оставляют после своей деятельности тонны токсичных промышленных выбросов, а сельское хозяйство использует тонны ядовитых химических веществ для борьбы с сорняками и насекомыми. Из-за опустынивания потеряна почти половина пастбищ, 75% поливных земель засолены. В отдельных районах средняя продолжительность жизни людей сократилась на 15…20 лет по сравнению с развитыми странами. Специалисты-экологи определили, что на земле Казахстана лежат 20 миллиардов тонн твердых отходов, оставленных промышленными предприятиями. Только заводы цветной металлургии оставили после себя более 5,2 млрд. тонн. Площади, занимаемые накопителями отходов цветной металлургии, занимают около 15 тыс. гектаров. С каждым годом эта "мусорная куча" увеличивается в среднем на 1 млрд. тонн. Большая часть вредных отходов (89%) размещена в специальных поверхностных хранилищах. Основные токсичные промышленные отходы сосредоточены в Жезказганской - 29,4%, Восточно-Казахстанской - 25,7%, Костанайской - 17%, Павлодарской - 14,6% областях. Эти области всегда были предметом гордости республики: здесь работали промышленные гиганты. В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Промышленность составляет в структуре национального дохода 25,1%. Ведущие отрасли промышленности - цветная и черная металлургия, химическая, легкая, пищевая отрасли, машиностроение. Развиты также нефтепереработка и производство стройматериалов. Источниками загрязнений окружающей среды являются – машиностроительные, металлургические, энергетические, горнодобывающие и горно-перерабатывающие комплексы, предприятия легкой и пищевой промышленности, а также сельское хозяйство, которые своей деятельностью параллельно загрязняют окружающую среду. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Все атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. В настоящее время в Карагандинской области сложилась напряженная экологическая обстановка, обусловленная тем, что в предшествующий период развитие промышленности и сельского хозяйства осуществлялось с расточительным использованием природных ресурсов без учета экологических последствий. В связи с этим, экологическая безопасность приобрела исключительно важное значение, и для ее обеспечения необходимо постоянно осуществлять комплекс мер, обеспечивающих защищенность личности, общества и государства от последствий чрезмерного антропогенного воздействия на окружающую среду. Одной из экологических проблем в настоящее время является возрастающая антропогенная нагрузка на окружающую среду в результате накопления твердых бытовых отходов (ТБО). В допромышленнуюэпоху большую часть отходов составляли органические вещества. Под воздействием бактерий и грибков в самые короткие сроки они распадались на простые соединения. Сегодняиная картина. Некоторые предприятия загрязняют окружающую среду твердыми соединениями, распад которыхневозможен в короткие сроки. Их быстрому накоплениюспособствует, помимо прочего, также недостаток бактерийдля их разложения, что чревато опасностью для здоровьялюдей, природного сообщества. Сегодня особенно актуальной является проблема нейтрализации радиоактивныхвеществ и их искусственных изотопов. Количество и качество этих веществ, попадающих в природу, различно. Загрязнение окружающей среды все увеличивается и зависит от роста численности населения и темпов развития промышленногопроизводства. Ускоренные темпы развития современного производства, быстрый рост населения, увеличение потребления промышленных и бытовых товаров порождает серьезные проблемы, связанные с утилизацией отходов. Несмотря на существующую тенденцию вторичного использования отходов для переработки, которая наблюдается во всех промышленно развитых странах мира, основным способом ликвидации отходов по-прежнему остается складирование их на так называемых «организованных» свалках. Этот наиболее дешевый метод долговременного хранения отходов – источник загрязнения почвы, грунтовых вод и атмосферы. В критическом состоянии находятся земельные ресурсы РК, истощаются плодородные пахотные земли, опустыниваются пастбища. Серьезной остается проблема загрязнения воздуха, особенно в крупных промышленных центрах. К государственным приоритетам в "Стратегии 2030" РК отнесены: экологическая безопасность, рациональное использование природных ресурсов, экологическое благополучие граждан и некоторые проблемы социальной экологии. Земельные ресурсы Казахстана продолжают активно деградировать: ежегодно из сельскохозяйственного оборота выводится около 250 тыс. га земель. Почвы ряда регионов республики загрязняются пестицидами и токсикантами промышленного происхождения. Очаги загрязнения почв от промышленных предприятий сформировались в окрестностях Усть-Каменогорска, Лениногорска, Жезказгана, Шымкента, Караганды. Здесь содержание в почве свинца меди, цинка, кадмия достигает нескольких десятков ПДК. Истощение и загрязнение водных ресурсов, а также проблемы, связанные с интенсивным освоением ресурсов шельфа Каспийского моря. Казахстан относится к категории стран с большим дефицитом водных ресурсов. В настоящее время водные объекты интенсивно загрязняются предприятиями горнодобывающей, металлургической и химической промышленности, коммунальными службами городов и представляют реальную экологическую угрозу. Из рек Южного Казахстана наиболее загрязнены Бадам и Талас. В Бадам сбрасываются сточные воды Шымкентского масложирокомбината, в Талас - сточные воды сахарного и спиртового заводов. В районе г. Тараз сточными водами фабрики первичной обработки шерсти, кожевенно-обувного комбината и др. предприятий загрязняется Талас - Ассинское месторождение подземных вод, которое является единственным источником водоснабжения г. Тараз. Продолжается загрязнение канала Талас- Асса и прилегающие к нему территории сточными водами таразского фосфорного завода. Сточными водами Карагандинского завода синтетического каучука, содержащими ртуть, загрязнены река Нура и Нуринское водохранилище. Ртутью загрязнен и поток реки Нуры, используемый для водоснабжения населения и водопоя скота. Загрязнение водоемов достигло таких размеров, что в бассейнах нескольких рек нарушены естественные биологические и гидрохимические режимы. Сильному загрязнению подвергаются Сырдарья, озеро Балхаш и др. Основными загрязнителями водных источников являются предприятия черной и цветной металлургии, нефтяной и химической промышленности, стоки которых значительно увеличивают содержание в воде вредных веществ. Трансграничные экологические проблемы представляют реальную внешнюю угрозу экологической безопасности страны, решение которых обеспечивается современными действиями сопредельных государств в рамках международных договоров. В начале 2003 года РК присоединился к Базельской конвенции о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удаление, что позволило установить новые таможенные правила по декларированию опасных отходов и предотвратить в последующем их поступление на территорию РК под видом вторичного сырья и продукции. Последствия экологических проблем обходятся дорого поколениям общества - экологический кризис оборачивается ухудшением состояния здоровья, снижением уровня продолжительности жизни, особенно в зонах экологического бедствия. Экологические проблемы занимают одно из первых мест в общественном сознании, растет беспокойность за состояние окружающей среды. Экологические проблемы - это не только бедствия катастрофы и катаклизмы, но и события морально нетерпимые, поскольку именно они угрожают здоровью и благополучию людей. Целью дисциплины «Экология отраслей промышленности» является снижение негативного влияния промышленных комплексов на состояние окружающей среды. Задачами данной дисциплины являются следующие аспекты: – изучение основных закономерностей взаимодействия в системе «природа – общество – техногенная среда»; – формирование представлений об экологических подходах к решению природоохранных проблем и развитие навыков анализа; – прогнозирование и осуществление природоохранных мероприятий в области энергетики, машиностроительной, металлургической, строительной, сельскохозяйственной, пищевой, легкой отраслей. – решение проблем, связанных с техногенными воздействиями на окружающую среду различных отраслей промышленности; – изучение основ организации рационального природопользования и ресурсосбережения, технологий защиты воздушной, водной среды, недр, земельных ресурсов от загрязнения, контроля и управления состоянием окружающей среды в области энергетики, машиностроителльной, металлургической, строительной, сельскохозяйственной, пищевой, легкой отраслей. Воздействие машиностроительной отрасли на состояние окружающей природной среды. Машиностроение - комплекс отраслей промышленности, изготавливающих средства производства, транспорта, а также предметы потребления. Из множества отраслей машиностроения в Казахстане более развиты тяжелое машиностроение, сельскохозяйственное, станкостроение, частично приборостроение и электротехническое машиностроение. Исходя из потребностей экономики республики, они выпускают оборудование для горно-рудной, угольной, нефтяной, металлургической и пищевой промышленности, машины для транспорта и строительства. Крупными центрами производства промышленного оборудования стали Алматы, Караганда, Усть-Каменогорск, Шымкент, Атырау, Павлодар, Актобе и Талдыкорган. Из большого объема промышленных выбросов, попадающих в окружающую среду, на машиностроение приходится лишь незначительная часть – 1…2 %. Однако на машиностроительных предприятиях имеются основные и обеспечивающие технологические процессы и производства с весьма высоким уровнем загрязнения окружающей среды. К ним относятся: внутризаводское энергетическое производство и другие процессы, связанные со сжиганием топлива; литейное производство; металлообработка конструкций и отдельных деталей; сварочное производство; гальваническое производство; лакокрасочное производство. По уровню загрязнения окружающей среды районы гальванических и красильных цехов сопоставимы с такими крупнейшими источниками экологической опасности, как химическая промышленность; литейное производство сравнимо с металлургией; территории заводских котельных – с районами ТЭС, которые относятся к числу основных загрязнителей. На долю машиностроительных предприятий приходится около 10% общего промышленного водопотребления. Машиностроительное предприятие сбрасывает три вида сточных вод: производственные, бытовые и атмосферные. В производственных сточных водах содержатся механические примеси органического и минерального происхождения, в том числе гидроксиды металлов, стойкие и летучие нефтепродукты, эмульсии, токсичные соединения органического и неорганического происхождения (ионы металлов, фенолы, цианиды, сульфаты, сульфиды и др.). Бытовые сточные воды по составу и концентрации загрязняющих веществ подобны городским сточным водам. Атмосферные сточные воды образуются в результате смывания атмосферными осадками загрязнений, имеющихся на территории предприятия (металлическая стружка, пыль, сажа, нефтепродукты). Твердые отходы в машиностроении образуются в процессе производства в виде амортизационного лома, стружки и опилок, шлаков и золы, шламов, осадков и пыли. На предприятиях машиностроения отходы составляют порядка 260 кг на тонну металла. Это отходы литейного производства, механической обработки. Концентрация твердых частиц в шламах отстойников очистных сооружений от 20 до 300 г/л. Шламы термических, литейных цехов содержат токсичные соединения (свинец, хром, цианиды и т.п.). Важной составной частью воздействия машиностроительного предприятия на атмосферу являются энергетические излучения. К ним относится шум, создаваемый технологическим оборудованием (испытательные станции, вентиляционные и др. установки). Шум, создаваемый промышленным предприятием, не должен превышать предельно допустимых спектров. На предприятиях могут работать механизмы, являющиеся источником инфразвука (двигатели внутреннего сгорания, вентиляторы, компрессоры и т.п.). Допустимые уровни звукового давления инфразвука установлены санитарными нормами. Технологическое оборудование ударного действия (молоты, прессы), мощные насосы и компрессоры, двигатели являются источниками вибраций в окружающей среде. Вибрации распространяются по грунту и могут достигать фундаментов общественных и жилых зданий. Основными видами загрязнений сточных вод на машиностроительных предприятиях являются механические взвеси (песок, окалина, металлические стружка, пыль, флюсы и т.п. и минеральные масла). Концентрация взвесей может достигать 3000 мг/л, а содержание нефтепродуктов до 1200 мг/л. Эмульсированное масло в воде отличается высокой устойчивостью. В общем стоке машиностроительного завода возможно присутствие многих тяжелых металлов. Опасность для водоемов представляют отработанные моющие растворы и эмульсии, приготовленные на основе эмульгаторов, которые затрудняют очистку от нефтепродуктов. Твердые отходы машиностроительных предприятий имеют ограниченную номенклатуру и довольно постоянны по составу. Основную массу твердых отходов составляют шлак, окалина, зола, горелая формовочная смесь, далее идут шламы, флюсы, древесина (опилки, обрезки, стружка), пластмассы. К твердым отходам относятся значительные количества разнообразной пыли (металлической, формовочной, абразивной и др.). Из твердых отходов утилизируются металлы, окалина. Большая часть отходов вывозится на свалку либо сжигается. Таким образом, машиностроительные комплексы в целом являются потенциальными загрязнителями: атмосферы (выбросы газа, парообразных веществ, дымов, аэрозолей, пыли и т.п.); поверхностных водоисточников (сточные воды, утечка жидких продуктов или полупродуктов и т.п.); почвы (накопление твердых отходов, выпадение токсичных веществ из загрязненного воздуха, сточных вод). Таблица 1.1 Характеристики загрязнения грунтов промышленной площадки предприятия машиностроительной промышленности
Таблица 1.2 Характеристики загрязнения подземных вод под промышленной площадкой предприятия машиностроительной промышленности (глубина залегания 12- 15 м)
Гальваническое производство – один из наиболее крупных источников образования сточных вод в машиностроении. Основными загрязнителями сточных вод гальванических производств являются ионы тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, цианиды, поверхностно-активные вещества. Ионы тяжелых металлов и неорганические кислоты также являются основными загрязнителями, образующимися при процессах травления и активации поверхностей. Загрязнители, образующиеся в процессе обезжиривания поверхностей, определяются типами используемых растворителей, в качестве которых наиболее широко применяются растворы щелочей, хлорорганические растворители фреоны. Основными загрязнителями красильных производств машиностроительных предприятий являются лакокрасочные материалы и их составляющие: синтетические смолы, органические растворители, пластификаторы, катализаторы и инициаторы пленкообразования неорганических пигментов. Наибольшую экологическую опасность при пескоструйной и гидроабразивной очистке поверхности представляет образование в ходе данных процессов пылевидных частиц. Ниже приведен типовой состав сточных вод машиностроительных предприятий (см. таблица 1.3). Таблица 1.3 Типовой состав сточных вод машиностроительных предприятий
Наиболее экологически опасными загрязнителями, образующимися в литейном производстве, являются оксиды серы, оксиды азота, а также твердые вещества, входящие в состав литейных форм. Основными загрязнителями, образуемыми в процессе производства энергии из ископаемого топлива на предприятиях машиностроения, являются оксиды серы, оксиды азота, взвешенные частицы, оксид углерода и углеводороды. Наиболее экологически опасные загрязнители при металлообработке – индустриальные масла, металлическая пыль и др. Твердые отходы машиностроительного производства содержат амортизационный лом (модернизация оборудования, оснастки, инструмента), стружки и опилки металлов, древесины, пластмасс и т.п., шлаки, золы, шламы, осадки и пыли ( отходы систем очистки воздуха и др.). Количество амортизационного лома зависит от намеченного списания изношенного оборудования и имущества, а также от замены отдельных деталей в планово-предупредительном ремонте. На машиностроительных предприятиях 55% амортизационного лома образуется от замены технологической оснастки и инструмента. Безвозвратные потери металла вследствие истирания и коррозии составляют примерно 25% от общего количества амортизационного лома. Размеры отходов металла в производстве зависят от количества металлов и сплавов, подлежащих переработке, и установленного коэффициента отходов. В основном, отходы машиностроительного предприятия образуют отходы от производства проката (концы, обрезки, обдирочная стружка, опилки, окалины и др.), литья (литники, сплески, шлаки и съемы, сор и др.), механической обработки (высечки, обрезки, стружки, опилки и др.). В машиностроении отходы составляют 260 кг/т металла, иногда эти отходы составляют 50% массы обрабатываемых заготовок (при листовой штамповке потери металла достигают 60%). Основными источниками образования отходов легированных сталей являются металлообработка (84%) и амортизационный лом (16%). В машиностроении на 1 млн. т потребляемых черных металлов безвозвратные потери металла, исчисляемые в тыс. т., составляют 5,4 – при обдирке, шлифовке, распиловке и других видах обработки; 2,1 – ковке, горячей штамповке и термической обработке (потери от окалины); 14 – травление металла; 15,2 - за счет неполного сбора отходов. Окончательными отходами считают такие, переработка которых нерентабельна из-за незначительного содержания в них металлов. Отнесение к нерентабельным и перевод их в отвальные шлаки и окончательные отходы решается руководством министерства или ведомства. Шламы из отстойников очистных сооружений и прокатных цехов содержат большое количество твердых материалов, концентрация которых составляет от 20 до 300 г/л. После обезвреживания и сушки шламы используют в качестве добавки к агломерационной шихте или удаляют в отвалы. Шламы термических, литейных и других цехов содержат токсичные соединения свинца, хрома, меди, цинка, а также цианиды, хлорофос и др. В небольших количествах промышленные отходы могут содержать ртуть, вылитую из вышедших из эксплуатации приборов и установок. Отходы, образующиеся на предприятиях машиностроения в результате использования радиоактивных веществ, как правило, содержат небольшое количество изотопов с коротким периодом полураспада до 15 суток. Отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируют и хранят до появления новой технологии переработки отходов. Обычно твердые отходы машиностроительного предприятия составляют, т/год: шлак, окалина, зола – 40000; горелая формовочная земля – 3800; шламы, флюсы – 600; абразивы – 0,5-48; древесные отходы – 100-1500; пластмассы – 780; бумага, картон – 2,6-12; мусор – 150-20000. Экологическая безопасность атмосферы, минимизация выбросов загрязняющих веществ может быть обеспечена применением методов обезвреживания загрязнителей или использованием безотходных технологий. К этим методам относят обычно следующие: отстаивание; фильтрование; коагуляция; магнитный метод; ультразвукой метод; адсорбция; абсорбция; нейтрализация; восстановление; флотация; флокуляция; экстракция; десорбция; ионный обмен; перегонка и реактивизация; концетрирование; метод образования осадков; окисление химическими реагентами; электрохимическая очистка. Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно-прессовые цехи, цехи химической и механической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятий входят также испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства машин и оборудования широко используют сварочные работы, механическую обработку металлов, переработку неметаллических материалов, лакокрасочные операции и т.п. Литейные цехи. В литейном производстве выделение пыли, а также токсических и раздражающих газов (оксиды углерода, серы, азота, акролеина и др.); шум и вибрация при выбивке и очистке литья; воздействие высоких температур и лучистой энергии при наблюдении за плавкой металла и при заливке его в формы могут вызвать острые и хронические профессиональные отравления и заболевания. Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделения в атмосферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов; участки выбивки и очистки литья. При плавке 1 т металла в открытых чугунолитейных вагранках выделяется 900 – 1200 м3 колошникового газа, содержащего оксиды углерода, серы и азота, пары масел, полидисперсную пыль и др. При разбавлении колошникового газа воздухом, подсасываемым через завалочное окно вагранки, количество отходящих газов увеличивается в 1,5 – 3,5 раза. Параметры и состав газов, отходящих от открытых чугунолитейных вагранок, приведены в таблице 1.4. Химический состав ваграночной пыли зависит от состава металлозавалки, топлива, условий работы вагранки и может колебаться в следующих пределах (мас. доли,%): SiO2 - 20-50; CaO – 2-12; Al2O3 – 0,5–6; MgO – 0,5-4; (FeO+Fe2O3) – 10-36; MnO – 0,5-2,5; C - 30-45. Таблица 1.4 Параметры и состав газов, отходящих от открытых чугунолитейных вагранок
Дисперсный состав ваграночной пыли приведён в таблице 1.5. Таблица 1.5 Дисперсный состав ваграночной пыли
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||