Рециркуляция газов

Существующие системы локальной очистки промышленных газовых выбросов часто не обеспечивают снижения концентрации загрязнителей до ПДК и требуется рассеивание газов через высокие трубы. В этом случае представляется целесообразным организация замкнутых газооборотных систем, использующих технологические и вентиляционные газы в замкнутом цикле. В настоящее время в нашей стране уже имеется промышленный опыт таких систем. Так, например, в НПО «Тулачермет» еще в 1978 г. проводилась проверка системы рециркуляции колошникового газа, в которой была предусмотрена его очистка от диоксида углерода.

Заслуживает внимания используемый в промышленном масштабе способ организации замкнутого газооборотного цикла в корпусах обогащения асбестовых горнообогатительных комбинатов. Вентиляционный воздух, собранный в различных точках цехов, проходит глубокую очистку от асбестовой пыли на рукавных фильтрах, в случае необходимости разбавляется атмосферным воздухом, а затем с помощью нагнетательных вентиляторов вновь подается в помещения цехов.

Разработана схема организации рециркуляции технологических газов и для производства фосфорных удобрений, в частности, при получении экстракционной фосфорной кислоты дигидратным методом, в производствах гранулированного двойного и простого суперфосфата, а также сложных удобрений. Вероятно, в будущем газооборотные циклы будут играть такую же решающую роль в защите воздушного и водного бассейнов от промышленных выбросов, какую играют сейчас водооборотные циклы в деле защиты водных бассейнов.

Контрольные вопросы

1. Какова тенденция (и почему) загрязнения атмосферы SO₂ и NO_x?

2. Какие достоинства и недостатки имеются у известкового метода очистки дымовых газов от SO₂?

3. Какие достоинства и недостатки имеются у известнякового метода очистки дымовых газов от SO₂?

4. Какие достоинства и недостатки имеет магнезитовый метод очистки дымовых газов ТЭС от SO₂?

5. Какие достоинства и недостатки имеются у аммиачно-циклического метода очистки дымовых газов от SO₂?

6. Какие достоинства и недостатки имеет аммиачно-каталитический метод очистки от NO_x?

7. Какие достоинства и недостатки имеет карбамидный метод очистки от NO_x?

8. Какие достоинства и недостатки имеются у мокросухого метода очистки дымовых газов ТЭС от SO₂?

9. Каков общий недостаток абсорбционных методов очистки дымовых газов ТЭС от SO₂?

10. Каков общий недостаток адсорбционных методов очистки отходящих газов от токсичных соединений?

11. Почему приходится подогревать очищенные абсорбционным методом дымовые газы ТЭС перед выбросом в трубу?

12. Каков основной источник загрязнения атмосферы больших городов и как с ним бороться?

13. Каковы основные методы очистки отходящих газов от фтористых соединений?

14. Каковы основные методы очистки отходящих газов от органических, в том числе от высокотоксичных полициклических соединений?

15. В чём суть газооборотных циклов?

5. Рациональное использование воды

«Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества, минерала, горной породы, живого тела, которое её бы не заключало. Всё земное вещество … ею проникнуто и охвачено».

В.И. Вернадский

Вода является одним из важнейших природных ресурсов, во многом определяющих технический и социальный прогресс тех или иных регионов и стран. Количество потребляемой пресной воды в сотни раз превосходит масштабы потребления всех остальных видов природных ресурсов вместе взятых. Именно круговорот воды составляет основу техногенного круговорота веществ и связанного с ним превращения энергии в эколого-экономических системах.

Наша планета богата водными ресурсами, однако на долю пресной воды приходится около 2%, а на долю пригодной (и удобной) для использования - всего 0,01%. В Антарктиде содержится в три раза больше воды, чем во всех реках мира, а в Байкале находится 10% всей пресной воды мира, причём высшего качества.

Основой водных ресурсов России является речной сток. В средние по водности годы он составляет 4262 км³, из которых около 90% приходится на бассейны рек, впадающих в Северный Ледовитый и Тихий океаны. В то же время более 80% населения России и её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал сосредоточены в бассейнах рек, впадающих в Каспийское и Азовское моря. На долю этого стока приходится менее 8% годового объёма речного стока страны. Пять наиболее крупных рек России: Енисей (630 км³), Лена (532), Обь (404), Амур (344) и Волга (254 км³), обеспечивают 46% всего стока пресных вод с территории нашей страны.

Физиологическая потребность человека в воде – 2-3 л. в сутки. Социальная норма потребления воды в Москве – 135 л. в день. Удельный расход воды в жилых домах в Москве в 2005 году составил 357 л/сут. (при нормативе – 135 л.). Средний уровень потребления воды в Европе составляет, в л/сут.: Германия – 130, Дания – 134, Нидерланды – 158, Англия – 170, Франция – 175, Италия – 230.

В последние годы наблюдается некоторая стабилизация основных показателей водопользования: в 2006 году водозабор составил 62.1 км³ , (в 2005 – 61.3); сточных вод в 2006 году было 51.4 км³, в 2005 – 50.9.

Всего в РФ в 2006г. использовано 62.1 км³ свежей воды, в том числе: из поверхностных источников - 49.4 км³ (в 2005г. - 48.2 км³), подземных - 7.7 км³ (8.0), морской воды - 5.0 км³ (5.1).

Структура водопотребления имела следующие показатели (в %):

- производственные нужды - 60.1;

- хозяйственно-питьевые - 19.3;

- орошение - 13.1;

- сельскохозяйственное водоснабжение - 1.0;

- прочие нужды - 6.5.

Потери воды во внешних сетях при транспортировке от водоисточников до потребителей в 2006г. составили 8.0 км³ (более 10%).

Наиболее водоёмкими отраслями хозяйства являются энергетика, машиностроение, целлюлозно-бумажная, топливная, химическая, нефтехимическая и пищевая промышленность, чёрная и цветная металлургия, а также жилищно-коммунальное и сельское хозяйство.

Ниже представлено распределение объемов потребляемой воды (в %) по отраслям:

Деревообработка	19,4
химическая промышленность	18,3
Электроэнергетика	14,4
черная металлургия	9,5
угольная промышленность	8,8
Машиностроение	8,6
цветная металлургия	6,5
Нефтепереработка	3,1
оборонная промышленность	2,3
лёгкая промышленность	2,0
пищевая промышленность	1,7
промышленность стройматериалов	1,7
Нефтедобыча	0,3
газовая промышленность	0,08

Со сточными водами в водные объекты поступают сотни тысяч тонн загрязняющих веществ, в результате качество воды большинства водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Наиболее распространёнными веществами, загрязняющими поверхностные воды, являются нефтепродукты, фенолы, легко окисляющиеся органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитратный азот, а также специфические загрязняющие вещества – лигнин, ксантогенаты, формальдегид и др.

Основные реки: Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора, оцениваются как «загрязнённые», их крупные притоки: Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Миасс, Висеть, Тура, как “сильнозагрязнённые”. К последней категории относится и река Урал. Вода в Москва-реке относится к категории “грязных” и ”чрезвычайно грязных“. Основные загрязняющие вещества: соединения меди, железа, нитритный азот, нефтепродукты. Ниже сбросов Курьяновской и Люберецкой станций аэрации в речной воде обнаруживались аммонийный азот и формальдегид, среднегодовая концентрация которых достигала 8 – 22 ПДК_рх.

Проблема обеспечения населения России питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве во многих регионах стала одной из главных и определяющих при проведении экономических реформ и усилении их социальной направленности.

Источниками централизованного водоснабжения в нашей стране служат: поверхностные воды, доля которых в общем объёме составляет 68%, и подземные воды, на долю которых приходится 32%. В настоящее время около 90% забираемых для нужд водоснабжения поверхностных и не менее 30% подземных вод подвергаются предварительной обработке. Однако из-за повышенного загрязнения водоисточников, в том числе солями тяжёлых металлов, традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев оказывается недостаточно эффективными.

Себестоимость водоподготовки (питьевого качества) составляет 70-90 коп/м³ (2000 г.). Себестоимость очистки сточных вод варьируется в широких пределах, в зависимости от производств, от рубля до десятков рублей за кубометр. Себестоимость очистки коммунальных сточных вод - такого же порядка как и водоподготовки.