Введение к работе
Актуальность темы.
Более 80% промышленности России сосредоточено на территории Русской равнины. Это приводит к непомерной экологической нагрузке на биосферу, изменению и ухудшению свойств атмосферного воздуха, поверхностных вод и литосферы. За счет работы производственных мощностей в атмосферу выбрасываются миллионы тонн загрязняющих веществ, в основном кислых оксидов. Для ирригации, промышленного производства, бытового снабжения уже используется более 13% речного стока, а в водоемы сбрасывается до 500 млрд м3 сточных вод в год. Загрязнение биосферы, .исчерпание природных ресурсов, разрушение экосистем, потери природной способности самовосстановления выдвигают на первый план выработку общей методологии снижения техногенной нагрузки на окружающую природную среду и основ разработки экологически безопасных производств.
В рамках этой проблемы особое место занимает задача регламентации выбросов загрязняющих веществ в биосферу с оценкой масштабов техногенного воздействия пол-лютантов на окружающую среду.
Наиболее кардинальным решением данной проблемы является создание замкнутых технологических процессов и связанной с ними концепсии "абсолютной безопасности". Однако реальные технологические разработки показывают практическую неосуществимость данного положения.
В этой связи становится актуальным на проблеме реальных технологий выработать общие методологические подходы к созданию экологически безопасных производств и распространить их на аналогичные процессы в различных отраслях промышленности.
В процессе исследования была определена цель: разработать методологические и технологические основы экологически безопасных производств, позволяющих резко снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: - проанализировать состояние проблемы охраны окружающей среды на территории Русской равнины;
исследовать влияние различных факторов и уровень экологического воздействия рассматриваемых производств на окружающую среду;
разработать экологически безопасные технологии по данным производствам.
В представленной работе объектами исследования являлись действующие заводы и предприятия медицинской промышленности (производство медицинского стекла и полимеров); химико-фармацевтической промышленности (производство иодсодержа-щей смолы, мазей и паст); нефтехимической и химической промышленности (разложение катализаторных комплексов на основе отработавшего безводного хлористого алюминия); стаїщии подземного хранения газа (СПХГ) и компрессорные станции (КС) РАО "ГАЗПРОМ*'.
Такие различные на первый взгляд объекты можно объединить по следующим технологическим признакам: использование газа в качестве топлива и выброс в атмосферу однотипных загрязняющих веществ, образование сточных вод, основными пол-лютантами в которых являются нефтепродукты, СПАВ, соли металлов; загрязнение литосферы отходами, утилизация которых требует нетривиальных решений.
Методика исследования. В процессе комплексного анализа экологической ситуации на действующих производствах в диссертации использовались современные научно-технические методы с привлечением;
инструментальных анализов (рентгенография, спектрофотометрия, жидкостная и газовая хроматографии, атомно-абсорбционный анализ);
системного анализа, позволяющего провести комплексный учет различных источников техногенного воздействия на природную среду и изучения реакции среды на
эти воздействия. При этом широко использовались как результаты собственных натурных исследований, так и данные фондовых источников исследуемых объектов;
- математического моделирования, позволяющего рассчитать процессы рассеи
вания загрязняющих веществ в атмосфере.
Научная новизна и практическая ценность. В представленной работе впервые дана комплексная оценка сложившейся экологической ситуации на территории Русской равнины.
Приведены параметры качества атмосферного воздуха, вод и почв. Обобщены сведения о количестве загрязняющих веществ, выделены районы с особенно неблагоприятными условиями по загрязнению воздушного бассейна (Череповец, Саратов, Омск), поверхностных вод (Ока, Кама, Иртыш) и земель в районах расположения промышленных предпритий (Центральный район, Среднее и Нижнее Поволжье).
Разработаны экологически безопасные процессы очистки сточных вод с помощью высшей водной растительности (ВВР). Показана возможность ВВР утилизировать и трансформировать многие поллютанты - нефтепродукты, СПАВ, соли различных металлов. Предложена и внедрена промышленная схема глубокой очистки сточных вод на Березичском стекольном заводе. Разработаны и внедрены мероприятия по снижению выбросов в атмосферу на компрессорных станциях и станциях подземного хранения газа РАО "ГАЗПРОМ" (Острогожская, Щелковская, Елшано-Курдюмская), стекольных заводах Минмедпрома (Клинский, Ковровский, Курский, Березичский) и заводах по переработке полимеров (Ленинградский, Белгород-Днестровский). Создана малоотходная технология утилизации отработавшего катализаторного комплекса на основе безводного хлористого алюминия, позволившая полностью исключить стадию образования ка-тализаторных шламов и на основе отработавшего хлористого алюминия получить целевые товарные продукты - присадки к битумам и бетонам (Ново-Куйбышевский завод синтетического спирта). Разработана и внедрена технология очистки йодсодержащих сточных вод (Курский химико-фармацевтический завод).
Эти и другие научные разработки, приведенные в диссертации, позволяют ощутимо:
уменьшить использование чистой воды в технологических процессах за счет возврата очищенной сточной воды в водооборотные системы;
уменьшить площадь территорий, отводимых под захоронение шламов, за счет разработки технологий, исключающих их образование;
уменьшить количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ за счет улучшения технологических и топочных процессов.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 2-ой республиканской конференции «Проблемы охраны окружающей среды в районах с интенсивно развивающейся промышленностью» (Кемерово, 1982), Всесоюзной научно-технической конференции «Синтез и промышленное применение красителей и промежуточных продуктов» (Рубежное, 1982), VII Всесоюзном симпозиуме «Современные проблемы прогнозирования, контроля качества воды и озонирования» (Таллинн, 1985), Всесоюзной конференции «Извлечение йода, брома в йодо-бромном производстве» (Саки, 1987), Симпозиуме «Химия и ускорение научно-технического прогресса» (Москва, 1988), Всесоюзной конференции «Создание мало- и безотходных технологий в химической промышленности» (Черкассы, 1989), Всесоюзной конференции «Очистка природных и сточных вод» (Москва, 1989), Международном симпозиуме «Экология-90» (Москва, 1990), Всесоюзной конференции «Озон: получение, применение» (Москва, 1991), XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993), Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995), Международной конференции «Environmental Management» (Bad Homburg, Германия, 1995), Международном симпозиуме «Pragoterm» (Чехия, 1996), Международном Совещании по экологии окружающей среды (Китай, 1996), Международном конгрессе «Environ 1997» (Австрия, 1997), Международном совещании «Corrosion protection of
underground deposit sites» (Чехия, 1997), Международном симпозиуме "OEKO-Paracelsys" (Швейцария 1998)
Публикации. По теме диссертации опубликовано свыше 100 печатных работ в отечественных журналах: Доклады Академии наук СССР, Журнал Физической химии, Нефтепереработка и нефтехимия, Химическая промышленность, Экология и промышленность России и др., материалах Международных семинаров и симпозиумов, в тематических сборниках. Большая часть материалов служебного характера, выполненная по теме диссертации, изложена в 28 научных и научно-производственных отчетах.
Внедрение. Результаты работы внедрены на Березичском стекольном заводе (очистка сточных вод с помощью высшей водной растительности, снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу), Курском химико-фармацевтическом заводе (очистка сточных вод от иода и его производных), Ефремовском биохимзаводе (очистка сточных вод основного производства), Ново-Куйбышевском заводе синтетического спирта (утилизация отработавшего катализаторного комплекса). Предложения по снижению загрязнения окружающей среды приняты к исполнению на ряде компрессорных станций и станций подземного хранения газа РАО «ГАЗПРОМ».
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 217 наименований, в т.ч. 21 иностранных авторов. Общий объем работы - 369 страниц, в том числе 342 страниц основного текста, 55 рисунков, 77 таблиц, 20 страниц библиографии.
Представленная работа была в основном выполнена во ВНИИМедполимер. Автор благодарен всем сотрудникам института, оказавшим содействие в ее подготовке, а также сотрудникам ГАНГ им. И.М.Губкина Паниди Я.С., Кореневу К.Д., сотрудникам ДАО «Промгаз» Петуховой Н.Н., Кяргесу А.А. Автор особо признателен д.г.н. Хабарову А.В., д.х.н. Лейкину Ю.А., д.т.н. Акользину А.П., д.х.н. Сливинскому Е.В., к.х.н. Ми-хайленко Н.Ю., к.х.н. Худаку В.И., Ямщикову В.И., Занозиной Е.В. за неоценимую помощь и поддержку в работе.