И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В ПРОМЫШЛЕННО РАЗВИТЫХ КАПИТАЛИСТИЧЕСКИХ СТРАНАХ
Введение
Характер мероприятий, осуществляемых для защиты воздуха и поверхностных вод от загрязнения
Загрязнение воздуха и вод в развитых в промышленном отношении странах приняло за последние 15—20 лет настолько угрожающий характер, что правительства этих стран были вынуждены прибегнуть к самым серьезным мерам, направленным на охрану природы.
Прежде всего, это коснулось правовых аспектов охраны природы. В настоящее время в таких странах, как США, Англия, ФРГ, Швеция и другие, действуют законы, направленные на охрану внешней среды, в том числе воздуха и воды.
В США законам 1965 г. основная ответственность за состояние водных ресурсов страны возложена на министерство внутренних дел в лице Федерального управления по контролю загрязнения водоемов (с 1970 г. — Федеральное управление по контролю за качеством воды). Основными задачами Федерального управления являются оценка состояния водных источников с целью создания национальной политики для предотвращения загрязнения вод и участие в строительстве муниципальных очистных сооружений.
В результате бурно развивающейся промышленности и транспорта загрязнение воздуха в крупнейших городах мира превратилось в острейшую проблему современности.
Сравнительно недавно основным загрязнителем воздуха в городах являлись промышленные выбросы, в настоящее время во многих городах таким загрязнителем стал автомобильный транспорт.
Основная часть
На металлургических заводах сооружаются сернокислотные цехи, сырьем для которых служат загрязняющие раньше небо «бросовые» газы, содержащие сернокислый ангидрид.
Безотходная технология дает возможность по-хозяйски распорядиться сырьем и вместе с тем внести вклад в защиту природы. Существующие методы очистки промышленных газов не всегда могут обеспечить достаточную степень очистки. Кроме того, до сих пор не имеется дешевых и надежных методов очистки от сернистого газа и окислов азота, необходимые исследования в этом плане проводятся.
Для очистки газов от газовых примесей применяется три основных процесса: абсорбция жидкостью, адсорбция твердым веществом и каталитическое превращение вредных веществ в другие соединения.
Абсорбционные процессы — наиболее распространенный способ очистки газов. В них используются явления различной растворимости газов, химические реакции, когда в абсорбционной жидкости (обычно вода) применяются такие реагенты, которые образуют с улавливаемым компонентом химические соединения.
Адсорбционные методы очистки газов основаны на способности мелкопористых адсорбентов (активные угли, силикагели, алюмогели, неолиты, пористые стекла и т. п.) улавливать из газовой фазы при соответствующих условиях те или иные вредные компоненты.
Основу каталитических методов очистки или обезвреживания газов составляют прежде всего каталитические превращения вредных газообразных веществ в безвредные вещества, непосредственно выбрасываемые в атмосферу или используемые непосредственно в производстве.
Задача очистки газов от пыли или капель в промышленности основывается на применении инерционной сепарации, мокрой очистки (промывки) газов, фильтрации через различные пористые слои и перегородки, электрическое осаждение.
Чаще всего применяются комбинации двух или трех из перечисленных методов очистки: вначале осуществляется грубая очистка, при которой улавливаются более крупные частицы, затем — тонкая очистка с улавливанием более мелких частиц.
При инерционной сепарации осаждение взвешенных твердых частиц происходит благодаря их инерции, возникающей при изменении направления или скорости аэродисперсного потока в аппаратах, называемых циклонами. Эффективность осаждения частиц здесь тем выше, чем крупнее частицы и больше возникающие ускорения.
Мокрая очистка (промывка) газов является разновидностью инерционного осаждения. Промывная жидкость используется для удаления частиц из газового потока.
Очистка газа от твердых или жидких взвесей осуществляется путем присасывания его через ту или иную твердую пористую среду, образованную из нитей, волокон, зерен и самой осажденной пыли. Кроме инерции, здесь могут играть роль броуновская диффузия частиц, эффект касания, иногда ситовой эффект. Особое место занимают фильтрационные устройства, использующие ультратонкие полимерные волокна с электростатическим зарядом (ткани Петрянова). Эти фильтры приближаются к абсолютным, однако, к сожалению, не регенерируются и поэтому применяются в основном для фильтрации очень слабо запыленных газов.
Электрическое осаждение основано на электрическом притяжении к заряженной осадительной поверхности частиц. Электрическое осаждение реализуется в различных электрофильтрах, в которых, как правило, зарядка, и осаждение частиц происходят совместно.
Аппаратами газоочистки, электрическими и рукавными фильтрами ежедневно улавливается огромное количество обогащенных руд черных и цветных металлов, обожженного клинкера, цемента и золы. Вот один из характерных примеров. Пыль, казалось бы,— непременный спутник цементного производства. На заводе «Большевик» в г. Вильске были усовершенствованы пылеулавливающие фильтры; коэффициент их полезного действия возрос с 65 до 99%. Прежде на заводской территории не приживались ни деревья, ни цветы. Сейчас корпуса утопают в зелени.
Применяются и многие другие технические приемы, позволяющие заметно оздоровить воздух городов. В этом направлении огромное значение имеет внедрение на предприятиях новых технологических процессов, исключающих загрязнение атмосферного воздуха.
В стране осуществляется санитарный контроль за эффективностью работы газоочистных сооружений путем отбора санитарно-эпидемиологическими станциями проб атмосферного воздуха и последующего их анализа на загрязняющие ингредиенты. В случае выявления загрязнения атмосферного воздуха, превышающего предельно допустимые концентрации, санитарно-эпидемиологические станции предъявляют предприятиям требования для устранения загрязнения атмосферы.
Главным направлением, позволяющим прекратить загрязнение водоемов, является непрерывное совершенствование технологии производства, при котором возможно полностью исключить или сократить сброс сточных вод. Это значит, что осуществляется комплексная переработка сырья, многостадийные процессы заменяются на одностадийные, обеспечивается извлечение ценных веществ из сточных вод, технологические процессы из жидкой фазы переходят в газовую, вместо воды используют другие растворители и т.
Для большинства современных промышленных предприятий стало правилом, что система водоснабжения должна быть оборотной — общей для всего предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов. В металлургической, промышленности уже имеются предприятия, где экономия свежей воды за счет внедрения водооборота достигает 90%. Более того, на отдельных предприятиях этот процент экономии значительно выше.
Применение замкнутых водных циклов необходимо не только с точки зрения сокращения расходов свежей воды, соображений экономического порядка, но и охраны водоемов от загрязнения.
С каждым годом все шире распространяется метод повторного использования очищенных сточных вод.
О значении мероприятий, направленных на сокращение водопотребления, говорит и то, что на единицу продукции тратятся огромные количества воды. Так, из водного источника ежегодно забирается для производства 1 т вискозного шелка 1010 м3 воды, 1 т синтетических антибиотиков — 5000 м3, 1 т силикатных эмалей — 1280 м3 и т. д. Промышленные объекты металлургической промышленности расходуют большое количество воды для конденсации и охлаждения технических продуктов. При этом широкое распространение имеют теплообменные аппараты с водяным охлаждением.
Оказывается, что огромные расходы воды, а также капитальные и эксплуатационные затраты на очистные сооружения, градирни, насосные, на электроэнергию, используемую при перекачке воды, можно уменьшить, если перейти от водяного охлаждения технологического оборудования к воздушному. Переход к воздушному охлаждению позволяет легко осуществлять автоматическое регулирование процессом.
Воздушное охлаждение сокращает на 60—70% расход оборотной и свежей воды и в сотни раз — количество загрязняющих сточных вод. Так, по данным ВНИИнефтемаша воздушное охлаждение позволило з 1974 г. сократить в стране потребление воды более чем на 6,5 млрд. м3.
Для очистки сточных вод, образующихся в промышленности и городах, строятся очистные сооружения.
Современный уровень научно-технических достижений свидетельствует о том, что в ближайшей и далекой перспективе для защиты водоемов от загрязнения сточными водами останутся в силе механические, химические, биохимические и физико-химические способы очистки.
Говоря о механических способах очистки сточных вод, необходимо подчеркнуть, что в результате научных исследований разработаны методы расчета отстойников любой конструкции, учитывающей явления, сопутствующие отстаиванию в динамических условиях. Были созданы отстойники с вращающимся водораспределительным и сборным устройством. Такая конструкция позволяет значительно (на 20—25%) увеличить гидравлическую нагрузку на единицу объема сооружения, сохраняя тот же эффект осветления.
На многих промышленных предприятиях образуется огромное количество сточных вод, загрязненных механическими примесями. Применять обычные отстойники для очистки таких вод сложно: их необходимо разместить на территории предприятия и трудно эксплуатировать в зимних условиях. Выход из положения помогли найти гидроциклоны. Они позволили в несколько раз снизить капитальные затраты на строительство очистных сооружений, причем для размещения гидроциклонов требуется небольшая площадь.