Характеристика активних методів

Активні методи боротьби із забрудненням біосфери є найбільш прогресивними, тому що дозволяють максимально знизити масу й концентрацію матеріальних або рівень енергетичних забруднень.

Активні методи безпосередньо впливають на джерело забруднення. Їх сутність полягає в удосконаленні існуючих та розробці нових технологічних процесів і обладнання і, окрім цього, збалансуванні їх із розробкою технології та апаратури, що відвертають викиди чи обмежують їх до допустимого рівня.

Основними напрямками, по яким розвиваються ці методи, є:

мінімізація відходів виробництва;
заміна токсичних відходів нетоксичними;
заміна неутилізуємих відходів утилізуємими;
створення маловідходних та безвідходних технологій.

Безвідходна технологія є ідеальною моделлю виробництва, що при раціональному використанні природних ресурсів і енергії дозволяє повністю скоротити обсяг відходів, одержуваних при виробництві й використанні кінцевої продукції, що викидаються в навколишнє середовище У світовій практиці по мірі розвитку науково-технічного прогресу відбувається поетапне (маловідходні технології) наближення виробництва до безвідходного, екологічно чистого.

Активні методи є найбільш перспективними при вирішенні проблем охорони навколишнього середовища в таких найважливіших галузях промисловості, як паливно-енергетична, металургійна, машинобудівна й ін., автомобільний транспорт.

Розглянемо застосування активних методів біосфери на ряді прикладів.

Енергетика. Найбільший розвиток у нинішній час отримала теплоенергетика. Характеризуючись високими темпами розвитку та масштабами виробництва, вона є одним з основних джерел забруднення навколишнього середовища тепловими викидами і продуктами горіння різноманітних видів палива – оксидами сірки, вуглецю азоту, сполуками миш’яку, вуглеводами, пилами й ін. Зниження викидів досягається вдосконаленням технології спалювання палива, наприклад, спалювання вугілля у киплячому шарі, рециркуляція димових газів, що відходять від котлів та ін., модифікацією палива (безсірчане паливо відділення попелу від вугілля, отримання коксу, синтетичного рідкого й газоподібного палива з вугілля й ін.), використання природних видів рідкого та газоподібного палива.

Прискорення розвитку атомної енергетики, а також використання інших видів енергії (термоядерного синтезу, сонячної, вітрової і т.п.) може забезпечити абсолютне зниження викидів у біосферу.

Перехід на оборотні системи гідро золовидалення з багаторазовим використанням води сприяє значному скороченню споживання чистої води, а отже, і забруднення природних водоймищ.

Активні методи захисту використовуються також на стадіях очистки викидів від шкідливих домішок із метою отримання утилізуємих та нетоксичних відходів взамін неутилізуємих і токсичних. Наприклад, при застосуванні вапняного засобу нейтралізації діоксиду сірки, що міститься в димових газах, одержують тверді відходи, які можуть використовуватися у виробництві будівельних матеріалів.

Металургія. При переробці руд залізних і кольорових металів удосконалення технологічних процесів іде шляхом максимального витягу корисних компонентів. Наприклад, на свинцево-цинкових комбінатах, що використовують передову технологію, вдається витягти 17 із 20 корисних компонентів, утилізувати гази, що відходять від печей випалу цинкових концентратів для отримання сірчаної кислоти. В результаті впровадження сорбційно-екстраційної технології при переробці руд, що містять дорогоцінні метали, в декілька разів зменшується витрата води на одну тонну руди, що переробляється, і повністю припиняється її скид у водоймище. Прикладом маловідходної технології є безкоксовий, бездоменний метод отримання заліза безпосереднім відновленням залізорудних концентратів воднем, при якому з технологічного ланцюга повністю усуваються такі стадії, як доменний переділ, виробництво коксу та агломерату, що дають найбільші забруднення навколишнього середовища.

Машинобудування. Перспективним напрямом розвитку маловідходного машинобудівного виробництва є вдосконалення процесів обробки матеріалів без зняття стружки. Прикладами таких процесів є: точне лиття, прокат спеціальних профілів, холодна штампова, зварювання деталей і т.п. Застосування фізико-хімічних процесів впливу на метали (теплом, тиском, фізичними полями і т.п.) дозволяє значно зменшити утворення металевих відходів.

Зменшенню забруднення біосфери сприяє вдосконалення методів фарбування, підготовки поверхні до фарби та ін. Так, при обробці поверхні голкофрезеруванням виключається більш шкідливий процес травлення, а стружка, яка утворюється у процесі обробки, може бути утилізована. Ще отримав широке розповсюдження метод фарбування в електростатичному полі, який дозволяє звести до мінімуму втрати лакофарбного матеріалу, а отже, й викиди в атмосферу й гідросферу. Цю ж мету передбачає і заміна лакофарбних матеріалів, що містять органічні розчинники, водорозчинними матеріалами.

В ливарному виробництві відмова від органічних зв’язуючих, які використовуються для формовки, шляхом охолоджування ливарної форми рідким азотом, сприяє значному зниженню утворень шкідливих парів і газів. Застосування на обрубних та зачисних операціях електроконтактної та абразивної зачистки дозволяє виключити утворення пилу, який містить кремній.

В ковально-пресових цехах зменшення окалиноутворень при нагріванні металу, за винятком наступних операцій (піскоструминної, дробструминної очистки заготівлі від окалини) досягається заміною полум'яного нагріву нагрівом у безокисненому захисному середовищі, контактним, індукційним та ін. методами.

Автотранспорт. Зниження викидів автотранспорту йде шляхом удосконалення двигунів внутрішнього згорання з метою економії палива, "облагороджуванням" бензину шляхом застосування процесів переробки нафтопродуктів при високих температурах і тиску (процес каталітичного риформінгу), який дозволяє випускати неетильований бензин, що не має домішок сполучень свинцю. Присадки, які містять сполуки барію в дизельному паливі, призводять до зниження у викидах сажі на 70 – 90%, а бензапірену на 60 – 80%. Використання стислого або зрідженого газів як палива дозволяють в 3 –4 рази скоротити вміст оксиду вуглецю у вихлопних газах у порівнянні з бензином. Перспективним напрямом є випуск електро- і "водневих" автомобілів, що може практично повністю вирішити проблему захисту біосфери від забруднення автомобільним транспортом.

Незважаючи на те, що активні методи дозволяють радикально вирішити проблему захисту навколишнього середовища, їх реалізація вимагає проведення трудомістких та дорогокоштуючих заходів: виконання спеціальних науково-дослідних і проектно-конструкторських робіт по удосконаленню технологічних процесів, їх впровадження у виробництво, вирішення складних завдань не тільки технічного та організаційного характеру, але й соціально-економічного плану. Тому в нинішній час найбільше розповсюдження отримали пасивні методи захисту.