Зміст
Вступ
Розділ 1. Короткий історичний огляд соціально-економічного розвитку технологій
Розділ 2. Основні види відходів хімічної промисловості
Розділ 3. Проблема утилізації відходів хімічної промисловості
3.1 Використання осадів стічних вод хімічної промисловості
3.2 Методи утилізації вуглецевовмісних відходів
Висновки
Використані джерела
Вступ
Проблема захисту навколишнього середовища встала перед людством порівняно недавно. Але вже в нашому столітті, яке ознаменувало себе масштабним виснаженням природних ресурсів, величезною кількістю шкідливих викидів в атмосферу і океан, знищенням лісів і безліччю інших чинників, що посилюють становище з екологією на нашій планеті, екологічна катастрофа наблизилася надзвичайно. "Озонова діра", радіоактивне забруднення, глобальне потеплення клімату, стан повітряних басейнів у великих містах наочно свідчать про те, що наше середовище мешкання виснажене до межі. Від нашої активності в сфері охорони навколишнього середовища залежить розв'язання питання про виживання, збереження здоров'я людей і створення нормальних умов їх життєдіяльності.
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тих пір, як з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало різноманітнішим і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Витрата невідновних видів сировини підвищується, все більше орних земель вибуває з економіки, на них будуються міста і заводи. Людині доводиться все більше втручатися в господарство біосфери – тієї частини нашої планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючій антропогенній дії. При цьому можна виділити декілька найбільш істотних процесів, будь-який з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.
Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природи. Серед них – газоподібні й аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу в атмосфері. Подальший розвиток цього процесу підсилюватиме небажану тенденцію в бік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу в екологів і забруднення Світового океану нафтою і нафтопродуктами, яке досягло вже 1/5 його загальної поверхні. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати суттєві порушення газо- і водообміну між гідросферою і атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення ґрунту пестицидами та його підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми. В цілому всі розглянуті чинники, яким можна приписати забруднюючий ефект, роблять помітний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері.
Розділ 1. Короткий історичний огляд соціально-економічного розвитку технологій
Технології стародавніх цивілізацій і досі вражають сучасників, а проте їхня суть далеко не для всіх є достатньо зрозумілою. Піраміда Хеопса та піраміди інших володарів Єгипту, зрошувальні системи Нілу, астрономічні споруди майя, вироби шумерів, а пізніше ремісничі цехи римських міст, де археологічні дослідження виявили тканини, зброю, хірургічні інструменти, точні прилади (терези) та ін., свідчать про високий рівень технології тієї доби. Але ці технології були дуже консервативними. Основні ритми і технологія економічного життя помітно не змінювалися. Селяни орали землю, сіяли і збирали врожай протягом десятиліть і, навіть, століть за однаковою технологією і з допомогою однакових засобів праці. Гончарі виробляли горщики на гончарному крузі віками, ковалі кували залізо молотом, ткачі використовували пра-пра-прадідівські верстати. Протягом майже двох тисяч років доринкової економіки засоби виробництва майже не змінювалися. Одяг, посуд, транспортні засоби, будівельні матеріали на картинах кінця середньовіччя – епохи Відродження такі самі, що й на античних вазах [22, 191].
Усе це означало, що економічне життя було стабільним і, навіть, у певному розумінні соціально спрямованим. У рабовласницькому чи феодальному суспільстві розумний хазяїн піклувався про свою власність, щоб зберегти раба чи кріпака як засіб виробництва. Консерватизм характеризував енергетичні ресурси суспільства, які майже не змінювались. Наприклад, від стародавніх римлян починаючи аж до кінця середньовіччя в кінській упряжі не було хомута. Винахід хомута, який не стискав шиї коня, одразу підвищив продуктивність тяглової худоби на 30%. Проте суспільний уклад не стимулював "винахідницької діяльності" невільника-хлібороба, раба чи скутого традиціями ремісника.
Суспільні сили обстоювали стабільність і патріархальність укладу сім'ї, технологічні зміни лякали суспільство, навіть сам спосіб життя базувався на точному відтворенні традицій встановлення життєвих засад. Характерною ознакою економічної стабільності життя була майже постійна кількість населення Землі з початку нашої ери до середньовіччя – близько чверті мільярда.
Виникнення ринкової економіки стало могутнім поштовхом для пожвавлення діяльності ринків праці, землі і капіталу, тобто появи тих факторів виробництва, яких не існувало у доринковій економіці.
Технологія поєднала ці фактори в єдиний виробничий процес отримання споживної вартості у значно більшому розмірі, ніж це було необхідно для її власників.
Нові технології забезпечили широкі верстви населення рідкісними раніше речами і зумовили поступове зростання рівня життя.
Друга зміна, зумовлена технологією, – це продуктивність праці.
Розмір домни для виплавки чавуну збільшився у десять разів – від 10 футів (3 т) до 100 футів (30 т). Ткацькі верстати вже не вміщувались у житловій кімнаті і потребували механічного приводу.
Змінився характер праці, збільшилася її продуктивність: одного фахівця – ремісника замінили різні робітники відповідно до стадій технологічного процесу.
Головним фактором, який визначає місце індивідуума в суспільстві і забезпечує йому високий рівень життя, стають не успадковані станові привілеї, а володіння новою технологією. З'являється клас капіталістів – допитливих, енергійних, вільних у виборі праці людей.
Свобода вибору праці, прагнення до творчості, постійні винаходи все нових і нових засобів праці, нових технологій для насичення ринку споживними вартостями стають рушійними силами суспільства. Здавалося б, це відкривало перед людством нові горизонти необмеженого матеріального забезпечення і політичних свобод. Найбільш яскраво це проявилося у двох знаменних явищах 1776 року.
1. Прийняття Декларації Незалежності у США, яка проголошувала право кожної людини на життя, свободу та щастя.
2. Вихід із друку книжки Адама Сміта "AnInquiryintotheNatureandCausesoftheWealthofNations" ("Дослідження про природу та причини багатства народів"), що пояснювала, як суспільство має функціонувати в ринковій економіці, девіз якої – laissezfaire, laisserpasser (не заважай).
Але зміни в економічних відносинах суспільства, породжені розвитком технологій, мали і негативні наслідки. "Невидима рука" – регулятор ринку (визначення А. Сміта) не завжди спрацьовувала: технологічні новації призводили до перенасичування ринку певними видами товару, що породжувало кризи попиту і збуту, порушувало виробничий цикл підприємств. Часто це закінчувалося їх закриттям, масовим безробіттям. Оскільки фабричні робітники здебільшого вже втратили навички ремісничої (кустарної) праці, вони залишалися без жодних засобів до існування. Причини своєї особистої катастрофи тодішні робітники вбачали саме у нових винаходах і нових технологіях, які постійно зменшували потребу в робочих руках. До цього додавалась ностальгія за старим звичним побутом: фабрики і заводи руйнували знайомі людям з дитинства природні ландшафти, нещадно вирубувались ліси, відчужувались сільськогосподарські землі, перекривались річки, забруднювались вода і повітря.
Проблеми раннього капіталізму дуже детально розглядалися в працях К. Маркса. Не аналізуючи його економічних і політичних поглядів, скажемо тільки, що Маркс був проникливим діагностиком "болячок" капіталізму і передбачав навіть його саморуйнування. Відтоді багато чого змінилося у світі. Капіталізм остаточно відмовився від хаотичного, неконтрольованого розвитку. З'явилася безліч економічних систем, призначених для регулювання виробництва й споживання [22, 193].
Як приклад варто назвати одну з найпопулярніших донедавна – теорію оновленого капіталізму Д. Кейнса (JohnMaynardKeynes), "змішаної економіки", що в ній саме уряд відіграє вирішальну роль регулятора. На жаль, не буде перебільшенням твердження, що й нині питання найефективнішої регуляції ринку залишається відкритим, чому наочним свідченням є тривала економічна криза в нашій державі. Що ж таке сучасна економічна наука? Яку роль у розвитку суспільства відіграє науково-технічний прогрес? Як він впливатиме на екологічний стан у XXI столітті?
Щодо першого, то несподівану для багатьох, але значущу відповідь дав директор-розпорядник Міжнародного валютного фонду Мішель Камдессю в інтерв'ю українському телебаченню: "... економіка – це більше мистецтво, ніж наука". І все ж, проблеми взаємодії тріади наук: економіки, технології та екології будуть надзвичайно актуальними для людства XXI ст.
Сучасне поняття системи технологій – з одного боку є економічною категорією, тобто засобами праці, спрямованими на перетворення предметів праці на споживні вартості, а з іншого – позаприродною складовою сучасних урбанізованих екосистем. У розділі І ми вже спинялися на суттєвих суперечностях між досягненням безпосередньої первинної мети, виробництва і техноекономічною і природоохоронною діяльністю людей за умов сучасної індустріальної економіки.
Зрозуміло, що як і вогонь в руках первісних людей, так і сучасні науково-технічні досягнення систем технологій не є самі по собі добром чи злом для суспільства. Саме від суспільства залежить, як воно їх використає, на добре чи на зле.
Щоб прийняти правильні рішення відносно того чи того напрямку розвитку промисловості конкретного регіону чи окремого підприємства, не тільки економісти, екологи й технологи мають володіти мінімальним рівнем екологічних, економічних і технічних знань. У наш час різні верстви суспільства можуть справити вирішальний вплив на рішення урядів щодо захисту довкілля через громадські форми протесту і підтримки. Відтак елементарні знання з цього питання нині стають необхідними для всіх.
Індустріальна революція XX ст. у більшості країн світу і в Україні була орієнтована насамперед на непропорційно потужний розвиток промисловості, що завдавало збитків іншим галузям виробництва при майже повному ігноруванні екологічного імперативу. Під час індустріальної революції була здійснена глибока трансформація промислового виробництва. Галузева і територіальна структура промисловості набула пріоритетного характеру, підкоривши інфраструктуру інших галузей економіки. Відбулося стрибкоподібне нарощування потужностей промислового виробництва. Так, у колишньому СРСР загальний обсяг промислового виробництва з 1913 по 1980p. збільшився у 157 разів. Відбулося це за рахунок пере-експлуатації природних ресурсів і нехтування проблемою знешкодження відходів промислових підприємств, небезпечних для природного середовища і здоров'я людини, За досягнення науково-технічного прогресу видавався, наприклад, відкритий спосіб видобутку кам'яного вугілля і руд. При цьому продуктивність праці одного робітника справді була в шість разів вищою, ніж при шахтному способі видобутку, але втрачалися тисячі гектарів землі і створювались величезні території відвалів пустої породи. Пересічно видобуток 1 млн. т вугілля відкритим способом спричинює знищення 20 га природних угідь, а видобуток такої самої кількості вугілля шахтним способом – тільки 5 га [24, 127].
Конфліктність у системі людство – природне середовище посилювалась упродовж останнього століття надзвичайно низькими коефіцієнтами використання ресурсів у промисловості. Тому сировини доводиться витрачати дуже багато. А. Кларка (1966) писав, що для забезпечення однієї сучасної людини предметами першої необхідності і предметами розкошу щорічно із надр Землі вилучається понад 20 т сировини.
Антагонізм між промисловим виробництвом і природним середовищем наростав у два етапи: першим була промислова революція XIX ст., другим – індустріальна революція другої половини XX ст. Деградаційний вплив промислового виробництва на природне середовище в глобальному масштабі найяскравіше виявився у другій половині XX ст., коли він набув загально-планетарного характеру.
Промисловим забрудненням називають надходження в навколишнє природне середовище різноманітних несприятливих для нього речовин, які є побічними продуктами промислового виробництва. Традиційно вважається, що промислове виробництво є одним з основних забруднювачів природного середовища. Незважаючи па індустріалізацію галузі і часткове впровадження маловідходних технологій, ця оцінка залишається актуальною і па межі третього тисячоліття.
Промислове забруднення за видами поділяють на такі основні форми:
1) забруднення атмосферного повітря пиловими і газоподібними викидами промислових підприємств;
2) забруднення водойм і підземних вод стічними промисловими водами, що містять широкий спектр токсичних речовин;
3) забруднення грунту важкими металами та іншими шкідливими речовинами;
4) теплове забруднення природного середовища викидами надлишків теплоти в атмосферу чи водойми;
5) шумове забруднення, що виникає під час роботи промислових підприємств [24, 127].
Промисловість є великим споживачем енергії. Переважно для її потреб споруджувались великі ГЕС і АЕС. Ці промислові об'єкти викликають серйозні екологічні і соціальні зрушення. Під водосховища відводять великі масиви часто найцінніших земель, на обширній території підіймається рівень ґрунтових вод, здійснюється переселення великої кількості населення, що супроводжується перенесенням сіл і невеликих міст.
Як уже зазначалось, найбільш поширені ТЕС значно забруднюють атмосферу, з ними пов'язане утворення величезних відвалів гірських порід при видобуванні палива для них шахтним чи кар'єрним способом. Багато проблем створюють АЕС. Екологічно небезпечний видобуток урану та його переробка для отримання ядерного палива, не вирішена проблема захоронения відходів, а їх перевезення, як і сама робота АЕС, загрожує аваріями. Не вирішена проблема демонтажу і консервації АЕС після закінчення терміну їх експлуатації, який нині становить пересічно 30 років.
Екологічна оцінка типів промислового виробництва грунтується на аналізі виду і розміру речовин, що вилучаються з природного середовища, та характеру і кількості відходів. Вилучаються з природного середовища насамперед гірські породи, що містять руди металів, нафту, газ та інші потрібні для промислового виробництва речовини. Масштаби таких вилучень досить великі. Наприклад, під час розробляння Курської магнітної аномалії було викопано кар'єр завглибшки 500 м і завдовжки 500 км. Відбуваються аналогічні процеси під час промислового виробництва на території України, тим більше, що країна багата на корисні копалини – має понад 7 тис. родовищ і добре розвинений гірничовидобувний комплекс.
Тією чи іншою мірою дають відходи усі види промислового виробництва. Відходність промисловості настільки велика, що одного лише пилу викидається в атмосферу промисловими підприємствами світу 200-250 млн. т щорічно. Найвища відходність металургійної і хімічної промисловості. В разі отримання однієї чавунної виливки в навколишнє середовище викидається 10-30 кг пилу, 200‑300 кг чадного газу, 1-2 кг оксидів сірки й азоту, 0,15-1,5 кг фенолів та інших органічних речовин і 3 м3 стічних вод. Сильно забруднює навколишнє середовище виробництво паперу. Його вибілювання супроводжується утворенням близько 1 тис. токсичних речовин, у тім числі таких небезпечних, як діоксин, фурани тощо [24, 128].
У США щорічно формується 265 млн. т екологічно небезпечних відходів, у країнах Європейської співдружності – 35 млн. т. Світовий обсяг відходів, за П. Бусоном (1989), становить 400 млн. т. Екібастузька ГРЕС-1 за один лише 1986 р. викинула в повітря 177 тис. т оксиду сірки (IV), 48 тис. т оксидів азоту й дала 1 млн. 281 тис. т золи. Згідно з розрахунками, витрати на ліквідацію завданих збитків виявились більшими, ніж отриманий прибуток від виробленої на цій ГРЕС електроенергії [24, 129].
Промислових відходів епохи науково-технічної революції стало так багато, що в розвинених країнах світу їх уже неможливо розміщувати на власній території. У 1987 р. із Західної Німеччини в НДР було ввезено 870 тис. т промислових відходів. У 1991 р. Організація африканської профспілкової єдності заборонила ввезення в держави Африки відходів з економічно розвинених країн. Робились і робляться спроби використати для складування і "переробки" відходів і територію України.
Для потреб промисловості впродовж останнього століття сформувалася розгалужена мережа наземних і водних транспортних магістралей. Транспорт, метою якого є доставляння сировини на промислові підприємства, вивезення відходів і транспортування продукції споживачам, сам по собі став важливим антропогенним забрудником природного середовища. Упродовж XX ст. значного мірою збільшилась мережа автомагістралей (табл. 10.3), що зайняла дуже велику територію. Загальний парк автомобілів, включаючи вантажні, автобуси та інші, досягнув 600 млн. одиниць. За прогнозом до 2010 р. число автомобілів перевищить 1 млрд. Все більший обсяг пасажирських і товарних перевезень бере на себе повітряний транспорт. Щорічно літаками літає близько 700 млн. чоловік.
Екологічна оцінка транспортної системи виявила, що вона завдає істотних збитків навколишньому природному середовищу. Один автомобіль за рік пересічно поглинає 1 т кисню і викидає в повітря до 600-800 кг вуглекислого газу, 40 кг оксидів азоту і 200 кг вуглеводнів, які не згоріли. Не вирішена проблема утилізації відпрацьованих масел. Так, в одній лише Канаді щорічно зливається в каналізацію або закопується 240 млн. л відпрацьованих масел. А в світі лише 40 % таких масел надходить на рециклінг або використовується як паливо, решта масел потрапляє у відходи [24, 130].
Однак особливу екологічну небезпеку становить свинець, який добавляють до етилованого бензину. Пересічний вміст свинцю в бензині досягає 0,4 г/л й під час спалювання його в двигунах 75 % початкової кількості цього металу надходить у повітря. Підраховано, що на території такої невеликої держави як Австрія сумарний викид свинцю автомобільним транспортом і лакофарбового промисловістю становить 15 тис. тщорічно.
В міру розвитку цивільної і транспортної авіації вона стає все більш екологічно небезпечною. Відомо, наприклад, що лише один літак Боїнг за 1 годину польоту спалює 16 т гасу, а під час злітання він витрачає його 7,8 т. Під час кожного старту літак викидає в атмосферу до 100 кг оксиду вуглецю (IV) і 50 кг оксидів азоту. Пересічно в світі на переміщення 1 пасажира на відстань 100 км витрачається 2,7 кг гасу. В Німеччині одна лише цивільна авіація щорічно спалює 3 млн. т гасу. Повітряний транспорт споживає 14% світового виробництва палива.
Особливо небезпечне те, що продукти згоряння авіаційного палива потраплять у верхні шари атмосфери. Сюди від пролітаючих літаків щорічно надходить до 180 тис. т оксиду сірки (IV) і 1,5 млн. т оксидів азоту. Це прискорює руйнування озонового шару, що відбувається під впливом фреонів.
Розділ 2. Основні види відходів хімічної промисловості
Хімічна промисловість – комплексна галузь, що визначає, разом з машинобудуванням, рівень НТП, що забезпечує всі галузі народного господарства хімічними технологіями і матеріалами, зокрема новими, прогресивними і що проводить товари масового народного споживання.
Хімічна промисловість є однією з провідних галузей важкої індустрії, є науково-технічною і матеріальною базою хімізації народного господарства і грає виключно важливу роль в розвитку продуктивних сил, зміцненні обороноздатності держави і в забезпеченні життєвих потреб суспільства. Вона об'єднує цілий комплекс галузей виробництва, в яких переважають хімічні методи переробки предметів матеріалізованої праці (сировини, матеріалів), дозволяє вирішити технічні, технологічні і економічні проблеми, створювати нові матеріали з наперед заданими властивостями, замінювати метал в будівництві, машинобудуванні, підвищувати продуктивність і економити витрати суспільної праці. Хімічна промисловість включає виробництво декількох тисяч різних видів продукції, за кількістю яких поступається тільки машинобудуванню [27].
Значення хімічної промисловості виражається в прогресивній хімізації всього народногосподарського комплексу: розширюється виробництво цінних промислових продуктів; відбувається заміна дорогої і дефіцитної сировини дешевшим і поширенішим; проводиться комплексне використання сировини; уловлюються і утилізуються багато виробничих відходів, зокрема шкідливі в екологічному відношенні. На базі комплексного використання різноманітної сировини й утилізації виробничих відходів хімічна індустрія утворює складну систему зв'язків з багатьма галузями промисловості і комбінується з переробкою нафти, газу, вугілля, з чорною і кольоровою металургією, лісовою промисловістю. З таких поєднань складаються цілі промислові комплекси.
В основі виробничого процесу в хімічній промисловості найчастіше лежить перетворення молекулярної структури речовини. Продукцію цієї галузі народного господарства можна підрозділити на предмети виробничого призначення і предмети тривалого або короткочасного особистого користування [27].
Хімічна промисловість об'єднує багато спеціалізованих галузей, різнорідних за сировиною і призначенням продукції, що випускається, але схожих за технологією виробництва.
До складу сучасної хімічної промисловості України входять наступні галузі і підгалузі.
Галузі хімічної промисловості:
1) гірничо-хімічна (видобуток і збагачення хімічної мінеральної сировини – фосфоритів, апатитів, калійних і кухонних солей, сірчаного колчедану);
2) основна (неорганічна) хімія (виробництво неорганічних кислот, мінеральних солей, лугів, добрив, хімічних кормових засобів, хлору, аміаку, кальцинованої і каустичної соди);
3) органічна хімія:
– виробництво синтетичних барвників (вироблення органічних барвників, напівпродуктів, синтетичних дубителів);
– виробництво синтетичних смол і пластичних мас;
– виробництво штучних і синтетичних волокон і ниток;
4) виробництво хімічних реактивів, особливо чистих речовин і каталізаторів;
– фотохімічна (виробництво фотокіноплівки, магнітних стрічок та інших фотоматеріалів);
5) лакофарбова (отримання білил, фарб, лаків, емалей, нітроемалей і т.п.);
6) хіміко-фармацевтична (виробництво лікарських речовин і препаратів);
– виробництво хімічних засобів захисту рослин;
7) виробництво товарів побутової хімії;
– виробництво пластмасових виробів, скловолокнистих матеріалів, склопластиків і виробів з них.
8) мікробіологічна галузь.
Галузі нафтохімічної промисловості:
– виробництво синтетичного каучуку;
– виробництво продуктів основного органічного синтезу, включаючи нафтопродукти і технічний вуглець;
– резиноазбестова (виробництво гумотехнічних, азбестових виробів) [27].
Крім того, на базі газів, що відходять, і побічних продуктів певна частина хімічної продукції виробляється в коксохімічній промисловості, кольоровій металургії, целюлозно-паперовій, деревообробній (лісохімія) та інших галузях. За технологічною ознакою до хімічної промисловості можна віднести виробництво цементу й інших в'яжучих, кераміки, фарфору, скла, ряду продуктів харчової, а також мікробіологічної промисловості.
Охорона навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів відноситься до однієї з глобальних проблем сучасності. Хімічна і нафтохімічна промисловість є значним джерелом забруднення навколишнього середовища. За валовими викидами шкідливих речовин в атмосферу хімічний комплекс займає десяте місце серед галузей промисловості, за скиданням стічних вод у природні поверхневі водоймища – друге місце.
У 2002 році викиди хімічних підприємств в атмосферу склали 428 тис. тонн. Основними видами забруднювачів є (у % від загальної маси): оксид вуглецю (30%), леткі органічні сполуки (21%), діоксид сірки (14%), оксиди азоту (10%), оксиди вуглеводнів (9%) [29].
За рівнем використання водних ресурсів хімічна і нафтохімічна промисловість випереджає чорну і кольорову металургію, поступаючись лише електроенергетиці. Значна частина води використовується в технологічному процесі, що приводить до хімічного її забруднення. У 2002 році у водні басейни хімічними підприємствами скинуто 1660 млн. куб. метрів стічних вод.
У хімічному комплексі гостро стоїть проблема накопичення й утилізації виробничих відходів. Щорічно на підприємствах галузі утворюється близько 14,2 млн. тонн токсичних речовин (без урахування відходів 5 класу), з яких знешкоджується тільки близько 20 відсотків речовин. Типовими видами накопичуваних відходів 1 і 2 клас є ртуть, третього класу – нафтошлами, лігнін і ін., четвертого – фосфогіпс, піритові огарки.
Ліквідація відходів утруднена відсутністю рентабельних технологій їх переробки. Останніми роками використовується перспективна технологія утилізації дистилерної рідини содових виробництв з отриманням хлористого кальцію, хлористого натрію і будівельних матеріалів.
Важливо відзначити незавершеність кодифікування і класифікації відходів виробництва в хімічній і нафтохімічній промисловості. В даний час діє система класифікації, заснована на систематизації відходів за приналежністю до класів хімічних з'єднань, тоді як більшість відходів мають змішаний склад. Так, наприклад, хромовмісні відходи відносяться до першого і другого класу небезпеки.
Іншими проблемами в хімічному комплексі є також усунення ртутного забруднення навколишнього середовища, наявність незакладених пустот, що утворилися в результаті видобутку руди шахтним способом для виробництва калійних добрив [29].
Враховуючи надзвичайно велике значення роботи по оздоровленню екологічної обстановки, що проводиться підприємствами галузі, в умовах обмежених власних засобів, для підвищення її ефективності і досягнення необхідних масштабів, необхідно реалізувати заходи по наданню державної підтримки у вигляді надання підприємствам ряду пільг.
Досягнення екологічної безпеки в хімічному секторі передбачає вдосконалення нормативно-правової бази стосовно природоохоронної діяльності, а також створення державою умов і передумов для впровадження хімічними підприємствами ресурсозберігаючих і екологічно чистих технологій. Це дозволить мінімізувати негативну дію на навколишнє середовище і поліпшити екологічну обстановку в зоні дії підприємств хімічного комплексу.
Відповідно до єдиної державної політики в області екології, направленої на охорону навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів, необхідно забезпечити:
– зниження токсичних викидів забруднюючих речовин (аміак, хлор, ртуть і ін.) і відходів при збільшенні об'ємів виробництва за рахунок впровадження передових технологічних процесів, нового устаткування і матеріалів;
– вироблення необхідних критеріїв оцінки збитку від забруднень хімічними речовинами;
– безаварійну роботу устаткування хімічних підприємств, що дозволить уникнути надзвичайних ситуацій;
– приведення вітчизняних правил і нормативів промислової безпеки до міжнародних стандартів;
– реконструкцію водооборотного циклу на гірничо-збагачувальних підприємствах;
– зниження навантаження на земельні площі від гірничодобувних і гірничо-збагачувальних підприємств (використання відходів збагачення для закладки виробленого простору, збільшення висоти хвостосховищ для збільшення їх місткості, використання розкришних гірських порід в якості вторинної мінеральної сировини, рекультивація об'єктів зберігання відходів і ін.);
– вдосконалення системи управління охороною навколишнього середовища в галузі та її адаптація до міжнародних стандартів;
– проведення екологічної експертизи проектної документації при введенні нових об'єктів;
– встановлення правил і норм поводження з полімерними відходами;
– підвищення екологічної культури працівників хімічної галузі [29].
Основою регулювання якості атмосферного повітря міських і сільських поселеннях є державні стандарти і технічні регламенти забруднюючих атмосферу хімічних і біологічних речовин, дотримання яких забезпечує відсутність прямого або непрямого впливу на здоров'я населення і умови його мешкання.
Підприємства хімічної промисловості є джерелами багатокомпонентних викидів в навколишнє середовище хімічних домішок (контамінантів) I – II – III – IV класів небезпеки (організовані технологічні викиди, вентиляційні викиди, відкриті майданчики з устаткуванням) [28].
Навантаження специфічними речовинами на атмосферне повітря, водоймища, ґрунт залежить від виду хімічних виробництв, їх потужності і ступеня зосередження.
В атмосферному повітрі міських поселень, разом з контамінантами, типовими для більшості міст (азоту оксид і діоксид, вуглецю оксид, сірки діоксид, формальдегід, сажа, зважені речовини), містяться специфічні для виду хімічної промисловості речовини (бензол, толуол, аміак, стирол, диметиламін, ацетон, 1, 3 бутадієн і т.д.).
Концентрації шкідливих хімічних домішок перевищують установлені гігієнічні нормативи в атмосфері житлової зони міських поселень від 1 до 5 разів.
У викидах хімічних підприємств переважають речовини дратівливої, нейротоксичної, гепатотропного, канцерогенної дії, а також такі, що викликають віддалені наслідки у потомства.
Рівні забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами, властивими викидам хімічних виробництв в житлових зонах міста залежать від їх відстані до СЗЗ хімічних підприємств.
Згідно з даними лабораторних спостережень за якістю атмосферного повітря, що проводиться органами держса
Середньорічні концентрації 0,6-0,05 ГДК виявляються на відстані до 30 км від промислових об'єктів.
Перевірка хімічних підприємств виявила, що ступінь уловлювання шкідливих речовин від джерел організованих викидів складає близько 92,0% [28].
Згідно з даними II етапу соціально-гігієнічного моніторингу хімічна промисловість відноситься до пріоритетних галузей.
До пріоритетних забруднювачів, специфічних для підприємств хімічної промисловості, відносяться: бензол, ксилол, толуол, меркаптан, 1, 3 бутадієн, акролеїн, анілін, ацетальдегід, ацетон, бензин, бутилацетат, дихлоретан, кислота сірчана, кислота соляна, нафталін, етилацетат.
Розділ 3. Проблема утилізації відходів хімічної промисловості
хімічний промисловість відходи утилізація
3.1 Використання осадів стічних вод хімічної промисловості
Хімічна промисловість споживає велику кількість води і є джерелом великотоннажних відходів стічних вод. Так, наприклад, при випуску 1 т кальцинованої соди утворюється 110 м3 стічної води, 1 т синтетичного каучуку – 250 м3 води, 1 т капронового волокна – всього 5600 м3 стоків. Із 780 різних видів осадів стічних вод лише 250 знаходять часткове застосування, інші викидаються у відвали, що завдають чималого збитку навколишньому середовищу. В той же час орієнтовні підрахунки показали, що з осадів стічних вод хімічної промисловості можна отримати додаткової продукції більше, ніж на 100 млн. грн. на рік [13,143].
Отримання в'яжучих матеріалів з осадів стічних вод содового виробництва. Осади стічних вод содового виробництва (шлами) щорічно по країні утворюють мільйони тонн сухих відходів. Ці відходи дотепер використовуються мало, хоча містять багато корисних речовин. Так, наприклад, шламові відходи дестилерної рідини, які утворюються при виробництві соди аміачним методом, містять (%) [13, 143]:
| CaO | 43-50 | Al2O3 | 2,2-4 |
| MgO | 1,8-2,5 | SO3 | 1-4,5 |
| SiO2 | 4,7-12 | Cl | 1-7 |
| Fe2O3 | 0,6-2,8 | ППП | 28-35 |
Дослідження показали, що з цього шламу після термообробки можна приготувати в'яжучий будівельний матеріал, який можна використовувати замість вапна при отриманні цементу.
В інших дослідженнях було показано, що при спільному використанні шламу стічних вод содового виробництва і шлаків чорної металургії після роботи доменних і мартенівських печей можна отримати безклінкерні цементи.
Вказані напрямки у використанні осадів стічних вод содового виробництва дозволяють не тільки вивільнити дефіцитні матеріали – вапно і клінкерні цементи, але й суттєво зменшити небезпеку забруднення навколишнього середовища.
При виробництві соди аміачним методом на 1 т продукту виділяється 200‑250 кг шламових відходів при перерахунку на абсолютно суху речовину. Ці відходи після зневоднення піддаються випаленню при температурі 900-1000 °С. Після додавання кварцевого піску суміш розтирається в млині, перетворюючись таким чином на єднальний будівельний матеріал, який може успішно застосовуватися для приготування будівельних розчинів і деяких бетонів, а також для виробництва силікатної цеглини [13, 143].
Однією з умов отримання матеріалу хорошої якості є наявність хлоридів у відходах (у перерахунку на іони хлору) не більше 7%. В цьому випадку отримуваний матеріал за основними показниками відповідає вимогам ГОСТ 9179-77, що пред'являється до гідравлічного вапна.
Використання фосфогіпсу з відходів стічних вод хімічних заводів. Фосфогіпс відноситься до найбільш великотоннажних відходів хімічної промисловості. Він виділяється при отриманні фосфорної кислоти, екстракції, при сірчанокислотній переробці природних фосфоритів.
Фосфорна кислота – основа виробництва концентрованих і комплексних добрив. Масштаби цього виробництва безперервно ростуть. Разом із тим при виробленні 1 т фосфорної кислоти утворюється близько 5 т відходу фосфогіпсу. [13, 144]
Фосфогіпс утворюється також із екстракційної фосфорної кислоти при отриманні багатьох фтористих продуктів із фосфатних руд. Ці продукти у великих кількостях використовуються в чорній і кольоровій металургії, в хімічній, будівельній і скляній промисловості, в машинобудуванні, в ядерній енергетиці, а також для обробки питної води при нестачі в ній фтору.
Деяка кількість фосфогіпсу використовується в сільському господарстві як добриво і для хімічної меліорації солонцевих ґрунтів. Невелика його кількість використовується в цементній промисловості замість гіпсу, при цьому витрачається не більше 15% відходів, що утворюються.
Тим часом є можливість значно розширити масштаби використання фосфогіпсу у виробництві гіпсових в'яжучих матеріалів і виробів з них. З фосфогіпсу як основної сировини можна також отримувати сірчану кислоту, цемент, вапно.
Великий інтерес представляє спільна переробка фосфогіпсу з нефеліном. Тут з'являється можливість використовувати всі корисні елементи початкових продуктів для отримання висококонцентрованих добрив, а також цемент, поташ, соду.
На хімічному заводі виробництва подвійного суперфосфату останній виходить в результаті обробки апатиту сірчаною кислотою і промивання його для відокремлення фосфорної кислоти.
В результаті осадження виробничих стоків, згущування і сушки твердої фази виходить фосфогіпс, що є тонким порошком, в якому міститься близько 75% гіпсу (CaS04-2H20) і до 3% фосфорної кислоти. Кількість цих маловикористовуваних відходів стічних вод на окремих хімічних заводах вимірюється сотнями тисяч тонн і більше. Так, наприклад, на одному Уваровському хімічному заводі кількість абсолютно сухого фосфогіпсу в якості відходу досягає 300 тис. т на рік. Тут 80% фосфогіпсу передбачається переробляти на алебастр для будівельних потреб, а решту кількості використовувати як меліорант для поліпшення солонцюватих і солонцевих ґрунтів.
В результаті проведених досліджень по використанню фосфогіпсу в агрономічних цілях рекомендується цей відхід утилізувати в двох напрямах: перший – в якості добрива на звичайних ґрунтах (не солонцевих) при вирощуванні головним чином бобових культур (норма внесення фосфогіпсу обмежується – 3‑4 ц на 1 га в рік), другий – в якості хімічного меліоранту для солонцевих ґрунтів (норма внесення фосфогіпсу – 5-10 т на 1 га в рік) [13, 145].
За дослідними даними, кожен центнер гіпсу, використовуваний як добриво для звичайних ґрунтів, підвищує урожай конюшинових трав в середньому на 4 ц, а в окремих випадках – до 10 ц на 1 га.
За даними А.М. Грінченко (1963 р.), внесення гіпсу по 3 ц на 1 га підвищило врожай озимої пшениці на чорноземних ґрунтах України на 3,5 ц/га (з 33,1 до 36,6 ц/га), цукрового буряка – на 21 ц/га (з 229 до 250 ц/га), а кукурудза – на 3,3 ц/га (з 34,5 до 37,8 ц/га) [13, 145].
На кафедрі ґрунтознавства Воронезького сільськогосподарського інституту проводилися порівняльні досліди по використанню окремо фосфогіпсу, дефекату і крейди як хімічних меліорантів для солонцевих ґрунтів. Досліди показали високу економічність меліорантів.
Використання осадів стічних вод заводів, що виробляють двоокис титану і залізоокісні пігменти. На заводах, що виробляють двоокис титану і залізоокісні пігменти, витрачається до 500 м3 води на 1 т продукції, що виробляється.
При утилізації гипсовмісного шламу в цементному виробництві і шламу, що містить сульфатамоній у виробництві мінеральних добрив, є реальна можливість відмовитися від шламонакопичувачів. Така схема здійснена на підприємстві, що виробляє в рік 40 тис. т двоокису титану і 16 тис. т залізоокисних пігментів. Економія від використання цих шламових відходів складає 1 млн. грн. на рік. Загальні капітальні витрати, пов'язані з очищенням стоків і обробкою шламів, не перевищують 10% від вартості основного виробництва [13, 145].
Отримання пластмас з осадів надсмольних стічних вод. При очищенні стічних вод підприємств, що виробляють синтетичні смоли, виділяються надсмольні води, що містять різні токсичні речовини. Кількість цих стоків, віднесених 1 т фенолової смоли, рівне 600-900 л. Очищення і знешкодження надсмольних стоків при діючій до цих пір технології очищення складне і збиткове, а також пов'язане з втратою більше 10% фенолу, формальдегіду, метанолу.
Вчені Уральського лісотехнічного інституту розробили ефективний спосіб очищення цих стоків з подальшим використанням виділених осадів для виробництва пластмасових виробів.
Запропонований спосіб полягає в наступному: у надсмольні води завантажують ошурки (відходи лісопиляння), які при нагріві сорбують фенол і формальдегід. Таким чином, деревні частинки стають основою смолоутворення, а фенол і формальдегід – сировиною для нього. Затримані домішки (після очищення стоків) є новою сировиною (фенолові прес-порошки), з якої успішно готуються такі пластмасові вироби, як деталі до пральних машин та іншої побутової техніки, гальмівні колодки для автоаматорів, електроарматура і багато що інше. За вартістю ці вироби в 3-4 рази дешевші тих, що випускаються. Вони влаготермостійкі і відрізняються підвищеними діелектричними властивостями.
Отримання етилового спирту з осадів стічних вод. Дана робота була виконана в тресті Мосочиствод у 1944 р. з метою з'ясування можливості розвитку дріжджів Saccaromyces Cerevisiae на гідролізатах осаду [13, 146].
Досліди проводилися з сирим осадом, що містить велику кількість геміцелюлози (близько 20%). Для першого досліду був узятий осад, згущений до вологості 88,72%. Осад піддавався гідролізу з 5- і 15%-ною сірчаною кислотою протягом 3 год; потім нейтралізований гідролізат продувався повітрям протягом декількох годин при температурі 60 °С. Під час реакції в осад випадали оксиди залоза та інші речовини, що забруднюють гідролізат. У обох витяжках кількість цукрів була майже рівною – 1,97 і 2,07%. Після підкислення витяжок сірчаною кислотою в них додавалися дріжджі Sacaromyces Cerevisiae XII раси. Подальші спостереження з мікроскопуванням показали, що через добу культура XII раси була чиста, така, що розмножується брунькуванням, і мертвих кліток, забарвлених синькою, в полі зору не виявилося. Проба на спирт виявилася позитивною [13, 146].
Для другого досліду бралися дві проби згущеного сирого осаду вологістю 88,73 і 78,3%, які гидролізувались 5%-ною сірчаною кислотою на піщаній бані протягом 3 год. Після очищення вміст цукру в першій пробі був 1,91%, у другій – 2,56%. Після засіву дріжджами XII раси і добового зброджування при температурі 37 °С виявилось, що кількість спирту, визначена за Мартеном, у двох пробах була по 1,62%. Таким чином, з 1 л осаду отримували 334 г чистого гідролізату, придатного для зброджування [13, 146].
В умовах дослідів концентрація цукру коливалась у межах 2-2,5%. Вихід етилового спирту був рівний 1,6%. Отже, з 1 л сирого осаду можна отримати спирту 5,4 г Для цього необхідно витратити 50 г сірчаної кислоти і близько 60 г вапна. Наведені результати показують принципову можливість використання органічної частини осадів для отримання продуктів мікробіологічного синтезу.
Використання відходів стічних вод на Першотравневому хімічному ПО. На Першотравневому хімічному ПО (Україна), що виробляє хлор, полівінілхлорид, отрутохімікати, миючі засоби і ін., успішно вирішується екологічна й економічна проблема не тільки шляхом використання очищених стічних вод в кількості до 20 тис. м3 на добу в замкнутому циклі водопостачання, але й шляхом утилізації осадів стічних вод для отримання корисної товарної продукції.
Комплексна схема, розроблена на заводі, передбачає отримання з осадів стічних вод сульфату натрію, поліхлорвінілових плиток, азотних добрив, органічних добрив.
Сульфат натрію отримують у результаті виробництва хлору і каустичної соди. В цеху випарки внаслідок конденсації сокової пари в охолоджуючу воду потрапляє велика кількість хлористого натрію і каустичної соди. При подальшому випаровуванні суспензії частина розсолу постійно виводиться у вигляді сульфатних лугів, з яких шляхом виморожування в протиточному кристалізаторі виділяється товарний сульфат натрію. Залишкова частина розсолу знову повертається у виробництво.
Плитки з поліхлорвінілу виробляють з осадів стічних вод цеху, що виробляє полівінілхлорид (ПВХ). До стоків цеху відносяться фугат при центрифугуванні суспензії ПВХ, а також стоки від промивки апаратів, труб, підлог, що містять полівінілхлорид і хлорорганічні речовини. Ці стоки, непіддатливі біохімічній переробці, освітлюються в лужному середовищі з поліакриламідом. З осаджених домішок шляхом вакуумної фільтрації виділяється полівінілхлорид, який після сушки використовується в суміші з лінолеумом для виробництва поліхлорвінілових плиток [13, 147].
Азотні добрива, зокрема гранульовані, отримують з фільтрату вакуум-фільтрів, установлених в цеху полівінілхлориду. Ці фільтратні води піддаються демінералізації на іонообмінних фільтрах. Знесолена вода поступає в оборотну систему водопостачання, а розчини регенерації іонообмінних фільтрів використовуються для отримання суміші азотних добрив.
За такою ж схемою отримують азотні добрива з різних стоків, що пройшли біологічне або хіміко-механічне очищення, а також адсорбційну і іонообмінну доочистку. Після глибокого очищення стоків і зм'якшування вода поступає у водооборотну систему, а затримані домішки після регенерації в іонообмінних фільтрах використовуються (як і з цеху полівінілхлориду) для отримання суміші азотних добрив.
Органічні добрива отримують з сирих осадів первинних відстійників. З цією метою осади зневоднюються на фільтр-пресах, а потім знешкоджуються під дією направленого пучка електронів в електронному прискорювачі. Після термічної сушки осади затарюють у мішки і використовують як сухе органічне добриво.
За такою ж схемою обробляється надлишковий активний мул у цілях отримання органічного добрива.
3.2 Методи утилізації вуглецевовмісних відходів
У світовій практиці для утилізації і знешкодження ПО і ТПО використовують термічні, хімічні, біологічні і фізико-хімічні методи
До термічних методів знешкодження відходів відносяться спалювання, газифікація і піроліз.
Спалювання – найбільш відпрацьований і використовуваний спосіб. Цей метод здійснюється в печах різних конструкцій при температурах не менше 1200°С. В результаті згоряння органічної частини відходів утворюються діоксид вуглецю, пари води, оксиди азоту і сірки, аерозоль, оксид вуглецю, бензопірен і діоксини. Зола, що має в своєму складі нерухому форму важких металів, накопичується в нижній частині печі і періодично вивозиться на полігони для захоронення або використовується у виробництві цементу.
Газифікація – широко використовуваний у металургії спосіб переробки некоксуючого вугілля, – здійснюється у вихрових реакторах або печах із киплячим шаром при температурах 600-1100°С в атмосфері газифікуючого агента (повітря, кисень, водяна пара, діоксид вуглецю або їх суміш). В результаті реакції утворюються синтез-газ (H2, СО), туман із рідких смолянистих речовин, бензопірену і діоксинів. Реакція газифікації протікає в середовищі з відновними властивостями, тому оксиди азоту і сірки практично не утворюються. Маса туману при 600°С може доходити до 30% від маси газу синтезу. При збільшенні температури газифікації частка туману в масі газу синтезу падає і при температурі більш 1100°С близька до нуля [29].
Горюча суміш водню і оксиду вуглецю спалюється на пальниках при 1400‑1600°С або використовується в каталітичному процесі синтезу метилового спирту. Зола, що залишається після газифікації, може містити залишковий вуглець і солі важких металів, розчинні у воді. Після перевірки золи на відсутність бензопірену, діоксинів і важких металів в рухомій формі вона може бути відправлена на захоронення.
Піроліз – найбільш вивчений процес широко використовується для виробництва активованого вугілля з деревини. Піроліз нафтовмісних відходів проводять при температурі 600-800°С з вакуумуванням реактора. При цьому протікають реакції коксо- і смолоутворення, розкладання високомолекулярних сполук на низькомолекулярні, рідку і газоподібну фракції, а якщо вуглеводневі відходи містять сірку, то утворюються також сірководень і меркаптани. Оксиди азоту і сірки практично не утворюються.
Хімічні методи знешкодження рідких і твердих нафтовмісних відходів полягають в додаванні до маси, що нейтралізується, хімічних реагентів. Залежно від типу хімічної реакції реагенту із забрудненням відбувається осадження, окислення-відновлення, заміщення, комплексоутворення.
Методи осадження засновані на іонних реакціях з утворенням малорозчинних у воді речовин і особливо ефективні при нейтралізації важких металів і радіонуклідів. Метод осадження органічних забруднень заснований на двох типах реакцій: комплексоутворення і кристалізація. Осадження використовують для очищення ґрунту від поліхлорованих біфенолів, пентахлорфенолів, хлорованих і нітрованих вуглеводнів. Реагенти можуть бути як у рідкій, так і в газоподібній фазах. Проте при цьому відбувається збільшення об'єму знешкоджуваної маси.
Методи управління окислювально-відновною реакцією середовища дозволяють переводити сполуки важких металів і радіонуклідів у важкорозчинні у воді гідрооксиди, а також руйнувати ціаніди, нітрати, тетрахлориди та інші хлорорганічні сполуки [29].
Для хімічної іммобілізації або компексоутворення використовують неорганічні в'яжучі типи цементу, золи, силікатів калію і натрію, вапно і гелеутворюючі речовини (бентоніт або целюлоза). Іммобілізацію використовують для зв'язування важких металів, радіоактивних відходів, поліциклічних і ароматичних вуглеводнів, трихлоретилену і нафтопродуктів.
Недоліком комплексоутворення є нестійкість в'яжучих речовин до атмосферної і ґрунтової вологи, швидких змін температури, що приводить в результаті до руйнування композиційного матеріалу. Об'єм відходів після комплексоутворення зменшується тільки в 2 рази.
Біологічні методи знешкодження ПО і ТПО знаходять все більш широке застосування в нашій країні і особливо за кордоном. Вони засновані на здатності різних штамів мікроорганізмів в процесі життєдіяльності розкладати або засвоювати в своїй біомасі багато органічних забруднювачів. В процесі біознешкодження відбувається вторинне забруднення атмосферного повітря продуктами гниття клітин мікроорганізмів – сірководнем і аміаком.
Біологічне очищення найчастіше використовується для нейтралізації органічних токсикантів і важких металів, а також азотних і фосфорних сполук в ґрунтах і ґрунтах. Біологічні методи можна умовно підрозділити на мікробіодеградацію забруднювачів, біопоглинання і перерозподіл токсикантів [29].
Мікробіодеградація – це деструкція органічних речовин певними культурами мікрофлори, внесеними в ґрунт. Процес біорозкладання протікає з помітною швидкістю при оптимальній температурі і вологості. Мікробіодеградація може бути використана в усіх випадках, де природний мікробіоценоз зберіг життєздатність і видову різноманітність. Хоча процес йде надто повільно, його ефективність висока.
Біопоглинання – це здатність деяких рослин і простих організмів прискорювати біодеградацію органічних речовин або акумулювати забруднення в клітинах.
Фізико-хімічні методи утворюють найбільш представницьку групу методів знешкодження ПО і ТПО. При створенні фізичних полів у пористих середовищах починають протікати одночасно багато фізико-хімічних процесів.
При накладенні поля механічних напруг забруднений ґрунт інтенсивно перемішується і відбувається очищення частинок ґрунту від поверхневих забруднень.
Гідродинамічна дія на ґрунт супроводжується суфозією, вилуговуванням, адсорбцією, дифузією і винесенням забруднень з порового простору ґрунтів.
Перспективний метод надкритичної екстракції вуглекислим газом органічних забруднень [29].
Постійне електричне поле, прикладене до водонасиченого ґрунту, викликає протікання електрохімічних і електрокінетичних процесів. До електрохімічних процесів відносяться: електроліз, електрофлотація, електрокоагуляція, електродеструкція, електрохімічне знезараження, іонний обмін, електрохімічне окислення і вилуговування, електродіаліз, а до електрокінетичних – електроосмос, електрофорез і електроміграція.
Електроліз порового розчину забруднених ґрунтів – це окислювально-відновний процес, в результаті протікання якого відбувається розкладання хімічних сполук. Він використовується для очищення ґрунтів від мікроорганізмів і називається електрохімічним знезараженням. Ефективність методу доходить до 99%.
При електрофлотації видалення нафтопродуктів відбувається бульбашками газу, що утворюються при електролізі і підіймаються до поверхні.
Електрокоагуляція – це процес агрегації мікрочасток мінерального походження і органічних молекул. У методі електрокоагуляції використовують залізні і алюмінієві електроди, при розчиненні яких утворюються гідрооксиди, що адсорбують забруднення і випадають потім в осад.
Електрохімічне окислення застосовується для очищення ґрунтів від хлорованих вуглеводнів і фенолу. Ефективність окислення фенолу – 70-92%.
Електрохімічне вилуговування – це метод очищення ґрунтів, заснований на висолажуванні забруднень або переведенні важких металів у рухому форму. Проте метод вимагає внесення додаткових хімічних реагентів.
Електродеструкція здійснюється при електрохімічному розкладанні токсичних органічних сполук на електродах з утворенням нетоксичних речовин. Перевага методу в низькій вартості і високій ефективності.
При електродіалізі порового розчину ґрунтів і ґрунтів відбувається очищення від забруднень в колоїдній формі, знесолювання в середній частині міжелектродного простору.
Електрокінетичні методи почали широко застосовуватися з 60-х років. Електрокінетична обробка застосовується для очищення глинистих і суглинних ґрунтів. Електрокінетичні явища, що спостерігаються в пористих середовищах при протіканні постійного електричного струму, підрозділяються на електроосмос і електрофорез [29].
При електроосмосі іони, що містяться в рідині, переміщаються відносно нерухомої зарядженої поверхні мінеральних частинок ґрунту, захоплюючи при цьому забруднення в розчиненому або рідкому стані. Електроосмотична швидкість потоку пропорційна добутку сили потоку на величину дзета-потенціалу і на питому поверхню пористого середовища.
При протіканні електрофорезу в поровому просторі ґрунту, заповненому повністю або частково водою, переміщуються мінеральні частинки. Це явище має надто незначну роль в електрокінетичному перенесенні забруднень в дисоційованій формі, але визначає в перенесенні колоїдних і заряджених мінеральних частинок електрофоретичне переміщення колоїдних і мікрочасток, спостерігається в макропористих ґрунтах (пісковик, супісок).
Під дією напруги, прикладеної до електродів, які занурені в свердловини, вода і екотоксиканти в колоїдному стані переміщуються до електродних резервуарів, з яких потім вода із забрудненнями витягується на поверхню і очищається одним з фізико-хімічних методів. Ефективність очищення може доходити до 99%.
Окрему групу складають електромагнітні методи, засновані на термічному ефекті при взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною
У надвисокочастотних полях відбувається швидке і рівномірне прогрівання ґрунту, і при цьому протікають дегідратація, дисоціація карбонатів, окислення і навіть плавлення. Десорбовані органічні сполуки знешкоджуються, наприклад, каталітичним методом.
Знешкодження ПО і ТПО за допомогою ультрафіолетового і лазерного випромінювання відноситься також до електромагнітних методів. Активація ароматичних молекул УФ і лазерним випромінюваннями приводить до дисоціації молекул з утворенням радикалів і активних комплексів, швидкого окислення і полімеризації.
Ефективний для очищення ґрунту від нафтопродуктів ультразвук. Починаючи з критичного значення звукового тиску акустичних хвиль, в рідині виникає кавітація. При схлопуванні кавітаційних порожнин мікрострумені, що утворюються, з лінійними швидкостями 300-800 м/с зривають з поверхні твердих частинок нафтові забруднення. Ефективність очищення може досягати 99,5-99,8%. При кавітаційних розривах рідини відбувається іонізація і активація молекул, стимулюючи окислення і полімеризацію вуглеводневих молекул.
Розглянуті вище методи є базою для вже створених технологій знешкодження ПО і ТПО або технологій, що розробляються в даний час. Кожен метод знешкодження відходів і технологія на його основі мають певну нішу, тобто сукупність фізико-хімічних параметрів відходів і можливостей методу, оптимальне поєднання яких дозволяє досягти найбільшого прибутку або мінімальних витрат на знешкодження певного виду відходів при найменшому екологічному збитку природі.
Висновки
Отже, індустріальна революція XX ст. у більшості країн світу і в Україні була орієнтована насамперед на непропорційно потужний розвиток промисловості, що завдавало збитків іншим галузям виробництва при майже повному ігноруванні екологічного імперативу.
Хімічна промисловість – комплексна галузь, що визначає, разом з машинобудуванням, рівень НТП, що забезпечує всі галузі народного господарства хімічними технологіями і матеріалами, зокрема новими, прогресивними і що проводить товари масового народного споживання.
Охорона навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів відноситься до однієї з глобальних проблем сучасності. Хімічна і нафтохімічна промисловість є значним джерелом забруднення навколишнього середовища. За валовими викидами шкідливих речовин в атмосферу хімічний комплекс займає десяте місце серед галузей промисловості, за скиданням стічних вод у природні поверхневі водоймища – друге місце.
Хімічна промисловість споживає велику кількість води і є джерелом великотоннажних відходів стічних вод.
У світовій практиці для утилізації і знешкодження ПО і ТПО використовують термічні, хімічні, біологічні і фізико-хімічні методи
У хімічному комплексі гостро стоїть проблема накопичення й утилізації виробничих відходів. Щорічно на підприємствах галузі утворюється близько 14,2 млн. тонн токсичних речовин (без урахування відходів 5 класу), з яких знешкоджується тільки близько 20 відсотків речовин. Типовими видами накопичуваних відходів 1 і 2 клас є ртуть, третього класу – нафтошлами, лігнін і ін., четвертого – фосфогіпс, піритові огарки.
Іншими проблемами в хімічному комплексі є також усунення ртутного забруднення навколишнього середовища, наявність незакладених пустот, що утворилися в результаті видобутку руди шахтним способом для виробництва калійних добрив.
Враховуючи надзвичайно велике значення роботи по оздоровленню екологічної обстановки, що проводиться підприємствами галузі, в умовах обмежених власних засобів, для підвищення її ефективності і досягнення необхідних масштабів, необхідно реалізувати заходи по наданню державної підтримки у вигляді надання підприємствам ряду пільг.
Досягнення екологічної безпеки в хімічному секторі передбачає вдосконалення нормативно-правової бази стосовно природоохоронної діяльності, а також створення державою умов і передумов для впровадження хімічними підприємствами ресурсозберігаючих і екологічно чистих технологій. Це дозволить мінімізувати негативну дію на навколишнє середовище і поліпшити екологічну обстановку в зоні дії підприємств хімічного комплексу.
Використані джерела
1. Аникеев В.А., Копп И.З., Скалкин Ф.В. Технологические аспекты охраны окружающей среды. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982.
2. Берлянд М.Е. Основные принципы инвентаризации и определения предельно допустимых выбросов в атмосферу. – В кн.: Нормирование и контроль промышленных выбросов в атмосферу. Л.: Гидрометеоиздат 1977, с. 3-10.
3. Бесков И.X. Отходы промышленности на удобрение полей. Воронеж: Знание, 1976.
4. Волчек Ю.К. Биотермическое обезвреживание осадков сточных вод и твердых бытовых отходов // Водоснабжение и санитарная техника. 1983. – № 9.
5. Выбросы предприятий по производству минеральных удобрений / А.Д. Миханлин, Л.Н. Архипова, И.М. Тропп и др. – М., 1982.
6. Ганз С.И. Очистка промышленных газов. – Днепропетровск: Проминь, 1977. – 116 с.
7. Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий. – М.: Недра, 1982.
8. Гресь В.В., Пузиков А.Ф. Основное направление использования промышленных отходов за рубежом. М.: ЦНИИТЭИМС, 1975.
9. Григорьев А.А. Города и окружающая Среда. Космические исследования. – М.: Мысль, 1982.
10. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах. – Л.: Химия, 1979. – 161 с.
11. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах. Л.: Химия, 1982.
12. Гусар Ф.Г., Почапский Б.А. Исследование работы установки для глубокой очистки сточных вод ТЭС от нефтепродуктов. – Теплоэнергетика 1979, № 2, с. 58-62.
13. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. – 248 с.
14. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. М.: Химия, 1982.
15. Колотило Д.М. Екологія і економіка: Навч. посібник. – К.: КНЕУ, 1999. – 368с.
16. Коротков З.А. Рациональное использование отходов материально-технического снабжения. М.: Знание, 1977.
17. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая Среда и человек. – М.: 1986.
18. Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975.
19. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. – Л.: Химия, 1977. – 290 с.
20. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. – М.: Просвещение, 1986.
21. Русанов А.А., Урбах И.И., Анатасиади А.П. Очистка дымовых газов в промышленной энергетике. – М.: Энергия, 1969. – 456 с.
22. Сафранов Т.А. Екологічні основи природокористування: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. – Львів: "Новий Світ-2000", 2003. – 248 с.
23. Туровский И. С. Обработка осадков сточных вод. М.: Стройиздат, 1982.
24. Царенко О.М., Злобін Ю.А. Навколишнє середовище та економіка природокористування: Навч. посіб. – К.: Вища шк., 1999. – 176 с.