перерабатывается в компост. Биобарабан представляет собой герметичный вращающийся аппарат диаметром 4 м и длиной 60 м, в который противотоком подается воздух, регулируются влажность и жизнедеятельность микроорганизмов. Температура процессов поддерживается на уровне 50-60 0С, благодаря чему гибнут яйца гельминтов, личинки и куколки мух, патогенная микрофлора. После биобарабанов материал просеивается на открытых площадках, где и осуществляется дозревание компоста и его складирование. Неразлагаемая часть мусора после отделения просеиванием поступает на захоронение, а компост используется в теплицах и на полях в качестве удобрений и сухих мелиорантов. В год завод получает около 70 тыс. т компоста, 2 тыс. т черных и около 0,5 тыс. т цветных металлов /6, 143/.
До 40 % всех отходов, (из текстиля, пластмасс, резины, кожи, камня и дерева) не компостируется. Доказано, что в результате их термической обработки (пиролиза) возможен переход к производству углеродистого твердого остатка (пирокарбоната), газа и смолы. Они могут быть использованы в сталелитейном и резинотехническом производствах вместо дефицитных сажи и графита. Газ и смола – это также ценное энергетическое топливо.
Такие же заводы необходимо построить в городах и районах Урала, предусмотрев переработку и утилизацию как бытовых, так и промышленных отходов. Таким образом, в формируемых территориально-производственных комплексах возможно реализовать огромное количество вторичных ресурсов, которые сегодня представляют собой главный источник загрязнения окружающей среды, источник повышенной заболеваемости населения.
2.4 Об экологически безопасных процессах
Опыт создания экологически безопасных производств имеется в химической и газовой промышленности, в цветной и черной металлургии, в энергетике /109113/. Замена пирометаллургических процессов на гидрометаллургические и автоклавные резко уменьшает объемы вредных газообразных выбросов. В США освоен гидрометаллургический способ извлечения меди из сульфидных концентратов с содержанием меди 28 %, железа 20 % и серы 30 %. Концентраты выщелачивают подкисленным раствором хлорида, переводя в раствор медь и железо в виде хлористых солей, а элементарная сера остается в осадке. Фильтрат упаривают и окисляют кислородом. Из него осаждают железо и отфильтровывают
ввиде комплексного хлористого соединения. Затем из раствора выделяют кристаллы солей меди, которые затем расплавляют; восстанавливают медь водородом, агломерируя на песчаном слое в специальной установке. Медные агломераты, содержащие 92 % соединений меди, переплавляют, получая медь, пригодную для изготовления высококачественной проволоки. Этот процесс отличается низкой энергоемкостьюиэкологическичист.
Кмалоотходным процессам в электрометаллургии относится также кислородная электротермическая плавка во взвешенном слое (КИВЦЭТ). Мелкодисперсный концентрат окисляется кислородом и плавится в камере; затем
вотстойной ванне шлак отделяется от штейна. В электротермическом отделении
44
шлак восстанавливается коксом с возгонкой и последующим улавливанием паров цинка. При плавке концентрата с применением кислорода выделяется много тепла, утилизация которого компенсирует часть энергозатрат. Применение агрегата относительно малого объема и использование технического кислорода позволяют не только увеличить содержание двуокиси серы в отходящих газах, но и уменьшить их количество, что резко повышает рентабельность процессов, в связи с получением из двуокиси серы серной кислоты. Создан агрегат и отработана технология производства. Это обеспечивает реконструкцию свинцовоцинковой промышленности. Ряд иностранных фирм закупили лицензии на технологию КИВЦЭТ и его аппаратурное оформление.
В черной металлургии методами наводораживания или прямого восстановления железа из руд конвертированным природным газом успешно внедряется непрерывная разливка стали. На электрометаллургическом комбинате в Старом Осколе внедрение этого метода исключило из технологии доменный процесс, вывело из цепочки коксохимическое производство. Втрое сократилось потребление воды и сброс сточных вод. Почти исключено образование шлаков и выбросы в атмосферу. Орско-Халиловский металлургический комбинат загрязняет атмосферу в районах городов Новотроицк, Орск, Гай на 90 %, формируя зону опустынивания площадью более 2 тыс. га. Он загрязняет воду в бассейне р. Урал на отрезке до г. Оренбурга солями тяжелых металлов.
Крупным загрязнителем в Предуралье и в Прикаспии является нефтяная и газовая промышленность. В атмосферу и окружающую среду выбрасываются многие миллиарды кубометров кислых газов, содержащих метан, бенз(а)пирен, меркаптаны и другие канцерогенные соединения. Положительным в этих отраслях является опыт геологизации производства с применением таких геотехнологий, как сайклинг-процесс, с использованием подземного пространства для хранения продуктов, полупродуктов и отходов производства. Экологическая чистота технологии и рентабельность нефтегазового производства возрастают при использовании подземных резервуаров и геологизации производственных процессов. При этом снижаются степень аварийности производства и размеры отводимых под сооружения и коммуникации площадей плодородных земель. Внедряется передовой сайклинг-процесс, в соответствии с которым из недр наиболее полно добывается конденсат, а природный газ на первых этапах возвращается в пласт для поддержания высокого пластового давления. Газ начинает добываться только после того, как конденсат максимально извлекается из недр. В том же случае, когда форсируется добыча газа, большая часть газового конденсата и нефти остается навсегда в недрах в неизвлекаемой форме.
Кпрогрессивным технологиям относится подземная газификация углей.
ВРоссии разработана практически безотходная по газовым выбросам циклическая схема производства серной кислоты на основе использования серы и технического кислорода. По этой схеме за счет многократного возврата в контактный аппарат частично прореагировавшей газовой смеси степень окисления серы доводится до 99,99 %. Малый объем газопылевых выбросов благодаря высокому содержанию двуокиси серы легко поддается очистке традиционными методами.
45
К исключительно прогрессивным технологиям относится производство цемента на основе использования доменного огне жидкого шлака ОХМК на Новотроицком заводе. Каждая тонна такого шлака при обогащении ее известью и другими активными добавками даёт до 2 т цементного клинкера. При этом резко сокращаются энергетические затраты цементного завода, значительно увеличивается производство, уменьшаются отходы и полностью решается проблема складирования и обезвреживания доменных шлаков, запасы отвалов которых достигли в пойме Урала 30 млн. т. Элементы безотходной технологии при этом одновременно внедряются на предприятиях двух отраслей.
Крупные ТЭЦ и металлургические предприятия страны при более совершенной организации производства на основе внедрения безотходных технологических процессов могут превратиться в комплексные предприятия, на которых из золы и шлаков будут получать редкие металлы (титан, ванадий, германий и др.), удобрения и сухие мелиоранты, строительные материалы и изделия. Отходящее тепло можно широко и эффективно использовать в жилищно-коммунальном, парниковом, рыбном хозяйстве и т.д.
2.5 Газоочистка
Высокая загазованность районов крупных предприятий и транспортных магистралей промышленных центров Урала и России в целом, где ПДК загрязненных выбросов в атмосфере превышена местами в 10-20 раз и более – результат отсутствия эффективных очистных сооружений и нейтрализаторов на выхлопных трубах автомашин /6, 71/. Работа очистных сооружений крупных ТЭЦ затруднена, поскольку общие объемы газопылевых выбросов достигают 1 млн м3/ч, хотя концентрации вредных веществ в выбросах превышают ПДК всего в несколько раз. Высока и стоимость очистки отходящих газов. И как свидетельствуют специалисты, времена дешевой электроэнергии в связи с этим ушли в далекое прошлое.
Большими выбросами вредных веществ в атмосферу объясняется и то, что в районе одного из крупнейших в мире Оренбургского газо-химического комплекса санитарная зона составляет 5 км вместо 1 км по нормативам. На предприятии сжигается огромное количество природного газа из-за несовершенства технологии его переработки. Это дорого обходится населению и предприятию, о чём свидетельствуют события в районе с. Мужицкая Павловка, которое находится в 4,6 км от завода. Под заводом имеются подземные коллекторы, куда можно закачивать газ, направляемый ныне на сжигание. То есть подземные емкости могут стать аккумуляторами той части ресурсов, которую сегодня мы не в состоянии переработать и вынуждены сжигать из-за несовершенства технологии. Создавая вторичные ресурсы, мы обеспечиваем сырьём наше будущее.
При очистке газопылевых выбросов от взвешенных твердых и жидких частиц эффективно применение тканевых и электрофильтров, пылеуловительных камер, циклонов, батарейных циклонов, мокрых скрубберов и других аппаратов. Фильтры из термически и коррозионно-стойких материалов эффективно работают
46
при температуре до 900 0С.
Вопросы очистки газопылевых выбросов от газообразных и парообразных загрязнителей рассмотрены в следующей главе.
2.6 Бессточные технологические процессы
Вода хозяйственно-питьевого назначения во многих районах страны не соответствует требованиям санитарных норм (см. главу 4). Единственный выход из создавшегося положения – повсеместный переход к оборотным системам водоснабжения и полное прекращение сброса сточных вод в водоемы (см. раздел 4.7). Однажды взятая из водоема вода уже не должна исключаться из системы водопровод – канализация – очистные сооружения – промышленный водопровод /6, 93, 148/. Потери воды из замкнутой системы происходят за счет испарения, утечек по причине негерметичности технологических линий, извлечения с осадком, образующимся при очистке сточных вод. Потери восполняются за счет забора дополнительной воды, в первую очередь ливневых или сточных вод соседних производств. Чтобы полностью исключить сброс сточных вод в водоемы, необходимо создать оборотные системы водоснабжения не только в пределах отдельных предприятий, но и в масштабе промышленных узлов и районов. Это позволит вернуть крупные природные водоемы к естественному состоянию и приостановить деградацию биоценозов /93,94/.
Внедрению оборотных систем водоснабжения на предприятиях препятствует наличие 3-5 % трудно очищаемых и не очищаемых сточных вод, которые не поддаются очистке и снижают общую эффективность работы очистных сооружений. На нефтяных и газовых промыслах вместе с нефтью и газом из пласта извлекаются попутные пластовые воды и рассолы. Трудно очищаемые сточные воды целесообразно отделять и направлять в поглощающие или продуктивные горизонты земной коры или локализовать иным способом /6, 93, 119, 127/. В масштабах промышленного узла экономически целесообразно создавать для таких вод системы малой промышленной канализации. Она может быть представлена системой закачки стоков в поглощающие горизонты или системой поддержания пластового давления на нефтегазопромыслах.
Основным звеном оборотных систем водоснабжения служат очистные сооружения: локальные на предприятиях и общеузловые городские. Промышленные и бытовые сточные воды после их определенной подготовки нередко используются в сельском и коммунальном хозяйстве для полива лесонасаждений и на земледельческих полях орошения.
Почти во всех случаях сточные воды перед их использованием подвергаются подготовке или очистке, глубина которой может быть различной (см. раздел 4.8). По санитарным нормам уровень очистки загрязненных сточных вод перед сбросом их в водоемы должен достигать 99,9 %. Практика же свидетельствует о том, что очистка их до уровня 90 % достаточно рентабельна, а более полная очистка (до 99,9 %) стоит уже в 10 раз дороже. Поэтому велика стоимость очистных сооружений, она достигает 30-40 % стоимости предприятия. Прямоточная система водоснабжения по схеме: водоем – технология – очистные
47
сооружения – водоем экологически ненадежна и экономически невыгодна (рисунок 4.2). Предприятие берет и должно отдавать тоже чистую воду. Замкнутый цикл водообеспечения не требует глубокой очистки сточных вод, достаточна лишь частичная, технологически приемлемая очистка. Это значительно дешевле и при этом полностью прекращается сброс сточных вод в водоемы (рисунок 4.3).
Правильно выбранное технологическое решение не причинит ущерба ни природе, ни предприятию. Например, на Верх-Исетском металлургическом заводе разработана и внедрена замкнутая система водоснабжения мощностью в 400 тыс. м3/сут. Завод практически справился со сложной проблемой водообеспечения производства. Аналогичные системы внедрены на Первоуральском новотрубном
иЛысьвенском металлургическом заводе. Получен высокий экологоэкономический эффект.
Очистные сооружения располагаются с учетом розы ветров, с подветренной стороны относительно жилых массивов и ниже по потоку поверхностных и подземных вод. Гипсометрия местности в районе очистных сооружений должна обеспечивать самотечное перемещение жидкостей от сооружения к сооружению,
исистема водоотведения должна находиться выше уровня затопления в паводок. Локальные очистные сооружения построены на многих предприятиях, но они не могут обеспечить требуемого уровня очистки воды, и их необходимо усилить районными или общегородскими очистными сооружениями. В Оренбургской области очистные сооружения отсутствуют в подавляющем большинстве районов. Население пьет воду, не соответствующую санитарным нормам. Высокие темпы роста загрязнения водоемов свидетельствуют о недостаточности прилагаемых сегодня усилий. Надо ужесточить экономическую политику, обеспечить предприятия, население и органы госконтроля расходомерами и другими измерительными приборами.
Необходимо организовать комплексное территориальное использование воды, разработать и внедрить безводные или мало водоемкие технологические процессы, создать взаимодействующие системы локального и общегородского (районного) водоснабжения. При использовании воды в технологических целях:
—шире внедрять воздушное охлаждение вместо водяного;
—многократно и последовательно применять воду в технологических операциях;
—технологическим путем исключать образование стоков средней загрязненности;
—осуществлять утилизацию и регенерацию отработанных растворов.
По данным ВОДГЕО, внедрение аппаратов воздушного охлаждения позволило снизить промышленное водопотребление только на нефтеперерабатывающих заводах: Омском – на 150 млн. м3/год, НовоГорьковском – на 82 млн. м3/год. При производстве экстракционной фосфорной кислоты водопотребление снизилось в 20 раз, при производстве аммиака – в 4 раза, при производстве слабой азотной кислоты – в 30-35 раз.
48