Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло


НазваниеД. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло
страница4/7
Дата публикации11.07.2013
Размер0.79 Mb.
ТипЛекция
userdocs.ru > География > Лекция
1   2   3   4   5   6   7

^ Решение проблемы очистки дымовых газов ТЭС

Гораздо сложнее проблема снижения выбросов диоксида серы тепловыми электростанциями. Описанные, выше аб­сорбционные методы могут применяться и в этом случае. Так, они используются для очистки отходящих газов на Северодонецкой и Дорогобужской ГРЭС, однако проблема пока далека от решения, так как стоимость создания уста­новок еще очень высока, к тому же они потребляют боль­шое количество энергии.

В Москве содержание SO2 в воздухе регулируется путем замены одного вида топлива другим в зависимости от экологической обстановки в данном районе. Теплоэлект­ростанция мощностью 1 млн. кВт при работе на каменном угле выбрасывает 11 тыс. т SO2 в год, на газе - 20т SO2 в газо­вых выбросах. Варьируя виды топлива, можно легко добить­ся нужной величины предельно допустимого выброса.

Одним из вариантов решения проблемы диоксида серы в выбросах ТЭС является очистка топлива от серы до сжигания.

В настоящее время в промышленном масштабе создана технология очистки от серы нефтепродуктов. Снижение содержания серы на 0,5 % обходится при этом в 3 руб. на 1т. Очистка дымовых газов электростанций обходится сейчас в 20 — 40 руб. на 1 кВт в год. Разработка прогрес­сивной технологии (например, с использованием микро­биологических методов), значительно снижающей затраты на очистку жидкого и твердого топлива от серы, способ­ствовало бы решению одной из основных экологических

проблем.

Очистка отходящих газов от оксидов азота на предприя­тиях химической промышленности производится более чем, на 80%. Она основана на их превращении в азот на различных катализаторах. Установки такого типа работают на всех предприятиях химической промышленности, обору­дованных современными агрегатами получения азотной кислоты.

Отходящие газы производств азотной кислоты после абсорбционных колонн содержат 0,05 — 0,2 % (об.) оксидов азота. Восстановление природным газом, водородом, окси­дом углерода или аммиаком снижает их содержание в очи­щенном газе до 0,001 — 0,005 % (об.), что обеспечивает санитарные нормы, принятые в СССР. Кстати, эти нормы в 10 раз ниже установленных в США (0,03 % об,), Франции (0,05 % об.), Японии (0,03 % об.), Великобритании (0,01 % об.).

На ряде существующих производств азотной кислоты под давлением, а также в разработке и проектировании крупного агрегата мощностью 400—440 тыс. т/год применен метод восстановительной очистки на палладиевом катали­заторе. Тепло реакции используется для получения пара. Данный метод очистки органически связан с технологией производства, и затраты на него минимальные. Недостатком метода является безвозвратная потеря оксидов азота.

Интересным способом очистки является адсорбционно-десорбционный метод. В качестве сорбентов используются силикагель или кислотостойкие цеолиты. Остаточная кон­центрация оксидов азота составляет в этом случае 0,001 % (об.).

К сожалению, дымовые газы ТЭС являются источником загрязнения атмосферы не только оксидами азота и серы, но и другими вредными веществами. Один из таких про­дуктов: сгорания углеродистого топлива — ртуть. Угли различных месторождений содержат от 50 до 500 мг ртути на 1т. Современная ТЭС средней мощности(1 млн.кВт) сжигает за сутки около 1000 т угля, выбрасывая при этом до 1 кг ртути.

Довольно велика, как ни странно это выглядит на пер­вый взгляд, ответственность ТЭС за загрязнение биосферы радиоактивными веществами. Зола ТЭС, в том числе и летучая ее часть, содержит все изотопы урано-радиевого и ториевого семейства. Исследование воздуха в районе угольной ТЭС в Ундеус-Крик (США) показали присутствие в нем с подветренной стороны всех долгоживущих элемен­тов указанного семейства. Мы рассмотрели вопросы очистки газовых выбросов в первую очередь потому, что решение проблемы чистого воздуха имеет наиболее всеобщий и неотложный характер. Загрязнение атмосферы очень трудно локализовать. Пе­ремещение воздушных масс не поддается влиянию человека, его трудно предвидеть и невозможно изменить. То, что происходит в одной стране, влияет на состояние атмосферы других стран. Уже сейчас Соединенным Штатам не хватает «собственного» кислорода, и жизнь этой огромной индустриальной страны поддерживается за счет кислорода Мексики и Бразилии.

Не говоря о том, что загрязнение воздуха наносит непосредственный вред здоровью людей, оно наносит ущерб сельскому и лесному хозяйству, строениям, произведениям архитектуры и искусства. Экономический ущерб, определяемый, результатом вредных последствий загрязнения атмосферы, для развитых стран в среднем составляет от 10 до 100 долларов на одного человека

Активная борьба за сохранение природы и улучшение окружающей среды в последнее десятилетие привела к некоторым успехам в снижении выбросов в атмосферу токсичных веществ.

Проведённое в 1977г. обследование 76 крупнейших городов мира показало, что содержание SO2 в воздухе в 56 из них снизилось, в 14 осталось неизмен­ным и только в 6 возросло.
Вопросы к лекции №7:

1) От чего зависит эффективность очистки газовых выбросов?

2) На чем основан известняковый процесс?

3) Преимущества циклического магнезитового метода

4) Решение проблемы очистки дымовых газов ТЭС

Лекция 8. ПРОБЛЕМА № 2 — ЧИСТАЯ ВОДА
Расход чистой воды на Земле составляет 40% ресурсов устойчивой части речных стоков. При сохранении существующих темпов загрязнения водных бассейнов и предпо­лагаемого роста водопотребления к концу нынешнего века все мировые ресурсы чистых пресных вод могут оказаться исчерпанными.

Вода, покрывающая 70 % поверхности Земли, становится одним из дефицитных природных продуктов. Главная причина истощения водных ресурсов — сброс, неочищенных промышленных и сельскохозяйственных стоков в общие источники чистой воды. Сброс делает непригодным к потреблению в тысячи раз большее количество воды, чем безвозвратное промышленное потребление.

Многие крупные города, в том числе Вена, до сих пор, сбрасывают в Дунай неочищенные бытовые стоки. Значительная часть бытовых стоков Парижа поступает в Сену. Загрязнение рек нельзя охарактеризовать более мягким словом, чем чудовищное. Вода рек промышленно развитых стран Запада не пригодна не только для питья, но и для купания.

Современный уровень техники и технологии очистки сточных вод обеспечивает получение воды практически любой степени чистоты, Следовательно, загрязнение водоемов происходит по причинам экономического, а не техниче­ского характера. Необходимо довести затраты на регенерацию сточных вод до уровня, не превышающего затрат на сооружение водозабора, транспортировку воды, водоподготовку и очистку стоков перед сбросом в водоемы.

К сожалению, до сих пор чистая вода рассматривалась как природный дар, не имеющий цены. В настоящее время во многих экономически развитых странах установлена цена на воду из природных источников. Это, несомненно, будет способствовать внедрению системы оборотного водоснаб­жения.
^ Водооборотный цикл — наиболее рациональный способ защиты водоемов
Стоимость очистки сточных вод до ПДК даже после зна­чительного разбавления весьма велика. Если принять стоимость 90 %-ной степени очистки за единицу, то очистка на 99,9 %, которая чаще всего и требуется, будет в 100 раз дороже. Стоимость водоочистных сооружений одной из ТЭС в США, мощностью 2,25 млн. кВт, потребляющей 24 тыс. т угля в сутки, составляет треть общей стоимости ТЭС (200 млн. долл.). Поэтому частичная очистка сточных вод, достаточная для их повторного использования в производстве, во многих случаях оказывается дешевле их пол­ной очистки до санитарных норм. В экологическом отноше­нии водооборот также значительно более эффективен, чем прямоточная система водоснабжения.

Чем меньше свежей воды потребляет предприятие на 1 т сырья или продукта, тем экологически совершеннее его система водоснабжения.

Внимание к вопросам использования чистой воды в ми­ре быстро растет.

И в нашей стране и в других странах мира разрабатываются эффективные очистные сооружения, обеспечивающие многократное использование воды в производстве. Некоторые зарубежные фирмы применяют специальные системы экономического стимулирования мероприятий, на­правленных на совершенствование существующих и разработку новых, экологически безопасных технологических процессов, способствующих решению проблемы чистой воды. Многие химические корпорации устанавливают высокие премии за такую работу.

Так, в результате выполнения программы по экологическому совершенствованию действующих производств фирмы «ЭМ», проходившей под девизом «Предотвращение загрязнений оплачивает­ся», сотрудники фирмы разработали 19 проектов, что по­зволило предотвратить выброс в окружающую среду около 70 тыс. т вредных веществ и на 1,9 млн. м3 уменьшить объем сточных вод. Общая экономия от внедрения новых процессов составила 11 млн. долл.

Создание экономически рациональных замкнутых си­стем водного хозяйства является весьма трудной техноло­гической задачей. Сложный физико-химический состав сточных вод, разнообразие примесей, их взаимодействие друг с другом делают невозможным подбор универсальной схемы.

При созданий водооборотной системы прежде всего необходимо определить требования к качеству воды, ис­пользуемой в технологических процессах. Очень часто оказывается, что возможно многократное использование воды без очистки или с частичной очисткой, в зависимости от требований к качеству воды для различных технологи­ческих операций. Существует множество методов оценки загрязнения водоемов, из которых наиболее точным является биотестирование, так как с помощью химических, методов невозможно оценить биологический эффект от взаимодействия попавших в воду веществ. Тест-объектами для определения токсичности сточных вод служат чаще всего дафнии или циклопы при анализе пресных вод и артемии — для морской воды. Широко используются различные рыбы.

В США биотестирование рассматривается как основной показатель токсичности промышленных стоков и основа­ние для санкций к предприятиям, загрязняющим водоемы.



Рисунок 7 Схема подготовки сточных вод к повторному использованию в системе промышленного водоснабжения:

1 — решетки-дробилки; 2 песколовки; 3 — отстойники; 4 прием­ная камера; 5 —усреднитель; 6 — смеситель; 7 — аэротенки; 8био­логические пруды; 9микрофильтры; 10контактные резервуары; 11 — насосная система
В ряде случаев экономически эффективнее оказывается создание замкнутого водного хозяйства не отдельного пред­приятия кислот и оснований, а крупного комплекса или района.
^ Очистка сточных вод дистилляцией, электродиализом, методом обратного осмоса
Легче всего удалить из сточных вод органические вещества, труднее — соли. На 9 тысячах действующих в Советском Союзе крупных очистных комплексах из сточных вод извлекается 90 % органических соединений, 20—40 % - неорганических, а содержание солей практически не снижается.

Существует несколько методов удаления солей. Наибо­лее хорошо освоенным и широко применяемым методом является дистилляция. Самые мощные из имеющихся устано­вок такого типа очищают 15—36 тыс. м3 воды в сутки.

Главный их недостаток - большой расход топлива, так как даже лучшие из них тратят на 1т чистой воды не менее 60—70 кВт·ч электроэнергии.

Тем не менее в Гонконге и Кувейте построены дистилляционные установки большой мощности (180 тыс. м3/сут).

В СССР (г. Шевченко) работает установка производительностью 120 тыс. м3/сут и проектируется установка до 1 млн. м3/сут. Себестоимость воды составляет 19—22 коп. за кубометр.

Использование в южных областях для опреснения соле­ных вод солнечной энергии сдерживается небольшой мощ­ностью установок (20 м3/сут) и высокими капитальными затратами.

Определенные технологические, экономические и энер­гетические преимущества имеет способ вымораживания: не надо проводить предварительную подготовку воды, бороться с накипью; можно использовать дешевые конст­рукционные материалы. Однако процесс отличается значительной сложностью аппаратурного оформления, кон­троля и эксплуатации по сравнению с другими способами.

Электродиализ основан на направленном переносе ионов диссоциированных солей в поле постоянного тока через селективные мембраны из естественных или синтетических материалов.

При прохождении электрического тока через пакет мембран катионы перемещаются к катоду, анионы — к аноду. Поскольку катионообменные мембраны пропускают только катионы, а анионообменные - только анионы, камеры поочередно обогащаются и обедняются электролитом. В результате исходный раствор электролита удается разделить на два потока —обессоленный и концентрированный. Метод позволяет разделять не только стоки на чистую воду и концентрированный раствор солей, но и растворы солей можно превратить в кислоты, щелочи и другие составляющие.

Обратный осмос — разделение водных растворов путем фильтрования через полупроницаемые мембраны под давлением — значительно эффективнее электродиализа. Метод имеет и другие существенные преимущества: малые энергозатраты, простота изготовления, монтажа и эксплуа­тации установок, малые их габариты и др.

За рубежом освоено серийное производство опресни­тельных установок производительностью до 1 тыс. м3/сут. В 1980 г. методом обратного осмоса в мире обессоливалось 3 млн. м3 воды в сутки. В нашей стране созданы необхо­димые условия для широкого внедрения установок обрат­ного осмоса для опреснения соленых вод: налажено про­изводство полупроницаемых плоских мембран, разработа­на технология гиперфильтрационных полых волокон, разработаны схемы и конструкции опреснительных установок. Мембранные методы обессоливания значительно эффек­тивнее дистилляции, так как удельные капиталовложения для них в 1,75—2,3 раза меньше, а стоимость воды в 2 — 2,5 раза ниже. Расход электроэнергии при опреснении вод со степенью минерализации 5 г/л для дистилляции — 60—150 кВт·ч/м3; для электродиализа — 2—2,5 кВт·ч/м3, обратного осмоса — 1,5 кВт·ч/м3. Во всех странах мира для обессоливания воды используются иониты. Эти методы остаются основными для при­готовления глубокообессоленной воды для ТЭС и АЭС с паровыми котлами высокого, сверхвысокого и критиче­ского давления, а также для получения ультрачистой воды для химической, электронной и некоторых других отраслей промышленности.

Основным недостатком общепринятых технологических схем ионообменной очистки является то, что к извлекаемым из очищаемой воды прибавляется большое количе­ство солей, образующихся в процессе регенерации ионообменных смол. Кроме того, эти схемы тратят 20 — 60 % получаемой чистой воды на собственные нужды и требуют тщательной предварительной очистки от органических веществ, необратимо сорбирующихся на смолах и снижающих их обменную емкость.

Поэтому в будущем этот метод будет широко использоваться для извлечения, редких металлов и получения глубокообессоленной воды, а не для охраны источников от засоления.

Ни один из рассмотренных методов не является универ­сальным. Дистилляционное опреснение наиболее целесообразно для сильно минерализованных вод (~10 г/л) на установках, перерабатывающих десятки тыс. м3 в сутки. Электродиализ и обратный осмос позволяют получать воду относительно низкой стоимости на установках малой и средней (до нескольких тысяч кубических метров в сутки) производительности. Наилучшие результаты достигаются; при комбинации методов.
Вопросы к лекции №8:

1) Водооборотный цикл как наиболее рациональный способ защиты водоемов

^ 2) Очистка сточных вод методом дистилляции

3) Очистка сточных вод методом электродиализа

4) Что такое обратный осмос?
1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло icon«Биологическая химия»
Предмет биологической химии, ее значение для биологии, медицины, ветеринарии, сельскохозяйственного производства, ветеринарной биотехнологии...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconЗаявление
Прошу допустить меня к сдаче вступительных экзаменов для поступления в магистратуру по направлению «Химия», программе «Химия высокомолекулярных...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconМожно без сомнения утверждать, что XX век самый поучительный из всех, до него бывших. Почему?
Можно без сомнения утверждать, что XX век самый поучительный из всех, до него бывших. Почему? Он дал наиболее убедительные и объективные...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconЛекция 18. Тема: правовые требования по обезвреживанию и утилизации отходов
Особенности правового регулирования отношений собственности на отходы и управления в сфере обращения с отходами. Правовое регулирование...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconКнига Общества Процветания
Самым трудным для понимания является то, что все чудеса, описанные в Книге, являются ни метафорой, ни символом, ни художественным...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconПрофессор: Бог хороший?
Профессор: Исходя из полученных выводов, наука может утверждать, что Бога нет. Ты можешь что-то противопоставить этому?
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconВопросы к зачету по дисциплине «Химия»
Понятие о материи и веществе. Предмет химии. Роль химии в развитии машиностроения
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconСреди людей есть такой, который покупает праздные речи, чтобы сбивать...
Один из лучших знатоков Корана и сподвижник пророка Ибн ‘Аббас сказал:“Этот аят ниспослан о песнях и о том, что связано с этим”....
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconЗона-странное место и каждый человек воспринимает её по-разному....
Зона-странное место и каждый человек воспринимает её по-разному. Для одних это место развлечения и лёгкой наживы,для других место...
Д. И. Менделеев писал, что в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Можно смело утверждать, что отходы одних отраслей являются потенциальными ресурсами для других. В связи с этим химия и химическая техноло iconО том, что такое государство
Соответственно общение, естественным путем возникшее для удовлетворения повседневных надобностей, есть семья; про членов такой семьи...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница