В. А. Зайцев


Промышленная экология


Москва, 2009

Предисловие


В настоящее время человечество оказалось перед сложнейшим и неизбежным выбором дальнейшего пути развития. В.И. Вернадский ещё в середине ХХ столетия писал: «Мы переживаем не кризис, волнующий слабые души, а величайший перелом научной мысли человечества, совершающийся лишь раз в тысячелетие…» Речь идёт о выборе такого пути развития, при котором необходимые потребности человека удовлетворялись бы без ущерба для будущих поколений и биосферы в целом. Потребности должны быть необходимыми и достаточными, но не чрезмерными, а результаты деятельности человека по производству товаров и услуг не должны перекрывать возможности биосферы или, другими словами, недопустима её деградация в результате этой деятельности.

Современное общество слишком расточительно использует природные ресурсы, производя массу потребительских товаров с коротким сроком службы и по неэффективным технологиям (с большим количеством отходов и возникающих по этой причине проблем).

Реклама и производители всё время навязывают новые и новейшие товары, а старые, ещё не утратившие своих потребительских свойств, по причине морального старения, безжалостно выбрасываются на свалку. Товары короткого и разового потребления становятся бичом современного общества. Это происходит во всех развитых странах, потребляющих львиную долю природных ресурсов и вносящих основной вклад в загрязнение окружающей среды.

Поэтому нужны тщательно продуманные программы по воспитанию потребителей и производителей с целью привития «моды, престижности» на добротные долгослужащие товары с последующей их утилизацией (и с максимально возможным рециклом) и бережное отношение к природе, особенно ко всему живому. Основополагающий принцип бытия – «Не повреди природе, ни при каких обстоятельствах» – должен быть «впитан с молоком матери». Это колоссальной сложности морально-этическая проблема, от решения которой и будет зависеть устойчивое развитие человечества. Решение технических и технологических задач, хотя и требуют серьёзных усилий общества, однако они проще, да и сделано уже не мало.

Большое значение в решении стоящих перед человечеством проблем имеют методы и средства промышленной экологии, определяющей взаимодействие промышленного производства с окружающей природной средой. Понятие «промышленная экология» появилось в начале 80-х годов, а уже в 1983 г. в МХТИ им. Д. И. Менделеева была организована кафедра под таким названием и начал читаться специальный лекционный курс, с тем же наименованием, для студентов химиков-экологов.

Основой промышленной экологии является концепция безотходного или чистого производств. В последнее время эти же принципы излагаются под лозунгом «зелёной химии». Однако, суть одна и та же: рациональное использование природных ресурсов, предотвращение загрязнения окружающей среды, экономия сырьевых и энергетических ресурсов и т.д. Составной частью промышленной экологии являются и различные методы стимулирования бережного отношения к природным ресурсам и охране окружающей среды и, в целом, природоохранной деятельности.

Учебное пособие «Промышленная экология» предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», магистерской программе «Химия, химическая технология и устойчивое развитие», включающей «Промышленную экологию», и может быть полезно другим студентам, изучающим природоохранные дисциплины. В пособии рассматриваются и экологические проблемы основных производств. Излагаются основы этих производств. Выпускники–экологи или природопользователи не будут специалистами в этих областях, но они должны понимать их проблемы и уметь говорить со специалистами на одном языке. Вопросы же энергетики настолько важны для судьбы страны и мира, в том числе и с точки зрения защиты окружающей среды, что все специалисты должны обладать определенными знаниями в этой области. Изменение климата и влияние на него антропогенной деятельности – включены в программы всех специальностей, поэтому они также кратко изложены в пособии.

Автор приносит искреннюю благодарность В.В. Горбуновой и С.А. Ивановой за их бескорыстный и неоценимый вклад в подготовку рукописи к печати, благодарит всех помогавших добрыми советами и надеется, что пособие окажется полезным всем студентам, аспирантам, научным работникам и практикам, занимающимся проблемами охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов и устойчивым развитием общества.


Содержание

Предисловие	3
Введение Часть I Предпосылки и теоретическая основа промышленной экологии	10 12
1. Основа промышленной экологии – безотходные или чистые производства	12
1.1. Рост производства и потребления сырья и образования отходов	12
1.2. Загрязнение окружающей среды	15
1.3. Состояние здоровья и продолжительность жизни	16
1.4. Безотходное или чистое производство	20
Контрольные вопросы	22
2.Методы и средства промышленной экологии	23
2.1. Основные принципы организации малоотходных и безотходных или чистых производств 2.2. Требования к технологическому процессу 2.3. Требования к аппаратурному оформлению, сырью, энергоресурсам и готовой продукции 2.4. Требования к организации производства Контрольные вопросы	23 24 25 26 30
3.Морально-этические проблемы промышленной экологии. Методы стимулирования	31
3.1. Общественность и окружающая среда	32
3.2. Экологическая этика	35
3.3. Методы стимулирования Контрольные вопросы Часть II Защита атмосферы, гидросферы и переработка (и обезвреживание) отходов	39 42 43
4. Рациональное использование воздуха	43
4.1. Основные направления работ по снижению загрязнений воздушного бассейна	44
4.2. Основные принципы выбора метода очистки газовых выбросов от твердых частиц и аэрозолей и аппаратуры	45
4.3. Очистка топочных газов от диоксида серы	50
4.4. Очистка отходящих газов от оксидов азота	54
4.5. Очистка отходящих газов от фтор- и хлорсодержащих соединений	68
4.6. Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов	68
4.7. Рециркуляция газов	71
Контрольные вопросы	72
5. Рациональное использование воды	73
5.1. Создание замкнутых водооборотных систем	75
5.2. Основные принципы создания замкнутых водооборотных систем	76
5.3. Основные методы переработки (очистки) сточных вод 5.4. Классификация методов 5.5. Очистка от взвешенных веществ (суспензий и эмульсий) 5.6. Очистка от органических веществ 5.7. Очистка от неорганических веществ 5.8. Переработка рассолов и рапы Контрольные вопросы	79 79 79 80 84 86 86
6. Переработка и обезвреживание бытовых и промышленных отходов	88
6.1. Определение и классификация отходов	89
6.2. Основные тенденции решения проблемы Отходов	92
6.3. Твердые бытовые отходы 6.4. Вывоз на свалки (полигоны) 6.5. Сжигание с использованием тепла и без использования тепла 6.6. Компостирование твердых бытовых отходов Контрольные вопросы	93 103 106 115 116
7. Переработка, обезвреживание и захоронение опасных отходов	117
7.1. Высокотемпературное обезвреживание токсичных веществ	122
7.2. Обезвреживание токсичных отходов при производстве цемента	126
7.3. Обезвреживание токсичных отходов при производстве строительной керамики	127
7.4. Обезвреживание ртутьсодержащих отходов	132
Контрольные вопросы	139
8. Территориально-производственные комплексы и эколого-промышленные парки	141
8.1. ТПК – наиболее эффективная форма организации производств	141
8.2. Промышленные экосистемы и эко- промышленные парки 8.3. Промышленные экосистемы 8.4. Эко-промышленные парки	143 144 147
Контрольные вопросы	149
Часть III
Экологические проблемы основных производств	150
9. Экологические проблемы производства строительных материалов	151
9.1. Классификация строительных материалов 9.2. Вяжущие материалы 9.3. Цемент 9.4. Шлакопортландцемент 9.5. Строительная керамика 9.6. Кирпич 9.7. Черепица 9.8. Керамзит и аглопорит 9.9. Стекло 9.10.Ситалл и шлакоситалл 9.11.Экологические проблемы производства строительных материалов Контрольные вопросы	152 152 154 160 161 162 164 165 167 170 171 176
10. Экологические проблемы химической промышленности. Производство неорганических веществ 10.1. Комплексная переработка фосфатного сырья 10.2. Комплексная переработка калийного сырья 10.3. Пути совершенствования производств важнейших химических продуктов 10.4. Основные экологические проблемы химических производств Контрольные вопросы	177 177 180 183 195 196
11. Экологические проблемы нефтеперерабатывающих заводов 11.1. Краткая характеристика и классификация НПЗ 11.2. Современное состояние и тенденции развития нефтеперерабатывающей промышленности мира и России 11.3. Проблемы экологизации технологии в нефтепереработке 11.4. Загрязнение почвенного слоя 11.5. Необходимость глубокой переработки нефти Контрольные вопросы	197 198 204 206 220 222 223
12. Экологические проблемы коксохимического производства 12.1. Для чего нужен кокс? 12.2. Сырье и технология производства кокса 12.3. Токсичные вещества коксохимических предприятий 12.4. Основные проблемы коксохимического производства и пути их решения 12.5. Утилизация отходов 12.6. Бессточное коксохимическое производство Контрольные вопросы	225 225 227 233 234 248 249 249
13. Экологические проблемы производства чёрных металлов 13.1. Особенности металлургического производства 13.2. Пути усовершенствования металлургического производства 13.3. Использование отходов чёрной металлургии 13.4. Использование вторичных топливно- энергетических ресурсов в чёрной металлургии 13.5. Бескоксовый метод получения стали Контрольные вопросы	251 251 256 258 261 264 265
14. Экологические проблемы цветной металлургии 14.1. Экологические особенности цветной металлургии 14.2. Производство меди 14.3. Свинцово-цинковое производство 14.4. Получение никеля и кобальта 14.5. Новые процессы комплексной переработки полиметаллических сульфидных руд в цветной металлургии 14.6. Алюминий 14.7. Экологические проблемы производства и потребления цветных металлов 14.8. Регенерация и обезвреживание цветных металлов из отходов гальванических производств Контрольные вопросы	266 266 267 275 283 285 290 297 299 301
15. Экологические проблемы энергетики 15.1. Роль энергетики в экономике 15.2. Основные способы получения энергии 15.3. Запасы энергетических ресурсов и их роль в современно энергетике 15.4. Энергоёмкость экономики и энергосбережение 15.5. Экологические проблемы производства энергии 15.6. Изменение климата и Киотский протокол 15.7. Проблема теплового загрязнения 15.8. Состояние и перспективы (задачи) российской энергетики Контрольные вопросы	302 303 305 323 334 338 344 348 351 346 354
16. Заключение 17. Спорные и нерешённые вопросы 18. Вопросы и задачи 19. Примерные темы курсовых проектов 20. Примерные темы рефератов 21. Библиографический список 22. Приложение. Реферат по курсу «Промышленная экология» «Вся правда о курении» (на 31 стр.)	355 356 358 365 365 366 369