Түтін газдарын күкірт оксидтерінен тазалау
Инженерлік экология: пәннің мазмұны мен практикалық маңызы
Бұл материал «Инженерлік экология» пәнінің негізгі түсініктерін, энергетика мен қоршаған ортаның өзара әрекеттесуін, сондай-ақ Қазақстандағы экологиялық саясат пен нормативтеудің базалық қағидаларын қысқа әрі түсінікті түрде жинақтайды.
Неліктен маңызды?
Энергияны көп тұтыну мен өндірістің өсуі шығарындыларды арттырады, ал бұл ауа, су және топырақ сапасына тікелей әсер етеді.
Қандай мақсат қояды?
Тиімді инженерлік шешімдер арқылы ластануды азайту, ресурстарды ұтымды пайдалану және қауіпсіз өндірістік орта қалыптастыру.
Глоссарий: негізгі ұғымдар
Терминдер қысқаша, пәндік контексте берілді.
- Экология
- Тірі организмдердің өмір сүру шарттарын, қоршаған ортамен және бір-бірімен өзара әрекеттесуін зерттейтін ғылым. Терминді 1886 жылы Эрнст Геккель ұсынған.
- Антропогендік экология
- Адам мен биосфера өзара әрекеттесуінің жалпы заңдарын және табиғи ортаның адамға әсерін зерттейтін сала.
- Инженерлік экология
- Өнеркәсіптік өндірістің өсуі жағдайында қоршаған ортаны қорғауға бағытталған инженерлік-техникалық шаралардың ғылыми негізделген жүйесі.
- Биосфера
- Атмосфераның төменгі қабатын, гидросфераның төменгі бөлігін және литосфераның жоғарғы бөлігін қамтитын, тіршілікке мүмкіндік беретін Жер қабықшасы.
- Ноосфера
- Биосфераның адамзаттың пайда болуы мен дамуымен байланысты жоғары даму сатысы; мұнда ақыл-ой қызметі жаһандық дамудың айқындаушы факторы болады.
- Экожүйе (экологиялық жүйе)
- Әртүрлі организмдердің бір кеңістікте бірге өмір сүруі және олардың тіршілік шарттарының өзара заңды байланысы.
- Экологиялық фактор
- Тірі организмге әсер ететін орта элементі немесе орта шарттары; организм ол әсерге бейімделу реакцияларымен жауап береді.
- Зиянды өндірістік фактор (АӨФ)
- Әсері жұмыс қабілеттілігін төмендететін немесе белгілі жағдайларда ауруға әкелуі мүмкін факторлар (мысалы: шу, діріл, электромагниттік өріс).
- Қауіпті өндірістік фактор (АӨФ)
- Әсері белгілі жағдайларда жарақат алуға немесе денсаулықтың күрт нашарлауына соқтыратын факторлар (мысалы: электр тогы, белгілі концентрациядағы газ тәрізді хлор).
- Аса қауіпті өндірістік фактор (АӨФ)
- Белгілі жағдайларда өнеркәсіптік апатқа әкелетін факторлар (иондаушы сәулелену, өрт, жарылыс, көп мөлшердегі газ тәрізді хлордың таралуы).
Дәріс 1. Кіріспе
Ұзақтығы: 1 сағат
Қаралатын мәселелер
- Инженерлік экология туралы жалпы түсінік
- ҚР-дағы энергоэффективтілік және қоршаған ортаны қорғау
- Қалдықтардың қоршаған ортаға әсері
Негізгі анықтамалар
Инженерлік экология — өндіріс дамыған жағдайда қоршаған орта сапасын сақтауға бағытталған инженерлік-технологиялық шаралардың ғылыми дәлелденген жүйесі.
Энергия тиімділігі — энергия тұтынуды азайту арқылы парниктік газдар шығарындыларын төмендету тәсілі; бұл өнімділікке, бәсекеге қабілеттілікке, энергетикалық қауіпсіздікке және өмір сапасына оң әсер етеді.
Қазақстан әлеуметтік-экономикалық даму кезеңінде. ЖІӨ өсімі көбіне мұнай-газ және пайдалы қазбалар секторлары есебінен қамтамасыз етіледі, ал экономиканы әртараптандыруға бағытталған бағдарламалар қабылданған. Сонымен бірге ел экономикасы энергияны көп тұтынуымен ерекшеленеді: ЖІӨ бірлігіне шаққандағы энергияны меншікті тұтыну көрсеткіші дамыған елдермен салыстырғанда жоғары.
Энергоресурстарды шамадан тыс тұтыну қоршаған ортаның ластануын күшейтеді және парниктік газдар шығарындыларын арттырады. Сондықтан энергоэффективтілікті арттыру, отын тұтынуды қысқарту және қайта жаңаратын энергия көздерін енгізу — экологиялық қауіптерді азайтудың маңызды бағыты.
Қазақстанның энергетикалық секторы (қысқаша шолу)
Қазақстанда отын қорлары бар, ал ішкі тұтынуда көмірдің үлесі айтарлықтай жоғары болды. Электр және жылу өндіру негізгі тұтынушылардың бірі саналады.
Әлемдік энергетикада қазбалы отын басым, бірақ экологиялық шектеулер мен отын құнының өсуі тиімділік пен жаңартылатын көздерді арттыруға ынталандырады.
Қатты қалдықтар мен биомассаны энергияға айналдыру мүмкіндігі болғанымен, тікелей жағу кезінде қатты бөлшектер мен газдар бөлінуі мүмкін. Биогаз салыстырмалы түрде таза отын, бірақ метанның жарылу қаупіне байланысты сақтау мен тасымалдауда қауіпсіздік талаптары қатаң сақталуы тиіс.
Өздік бақылау сұрақтары
- Инженерлік экология дегеніміз не?
- ҚР-да қоршаған ортаны қорғау үшін қандай шаралар қажет?
- Қалдықтардың қоршаған ортаға әсері қандай?
Қолданылған әдебиеттер
- Карабасов Ю.С. Экология и управление: Термины и определение. М.: МИСИС, 2001. 378 б.
- Повышение экологической безопасности ТЭС / ред. А.И. Абрамов. М.: МЭИ, 2002. 378 б.
- Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. М.: АСВ, 2001. 176 б.
- Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1981. 253 б.
Дәріс 2. Энергетика мен қоршаған ортаның өзара әрекеттесу мәселелері
Ұзақтығы: 1 сағат
Энергетиканың дамуы жоғары қарқынмен сипатталады: электр энергиясын өндіру өссе, органикалық отынды жағу көлемі де артады. Бұл атмосфераға шығарындылардың, күлдің ұсақ қатты бөлшектерінің және өндірістік қалдық сулардың көбеюіне әкеледі.
Жылу электр станциялары (ЖЭС) қоршаған ортаға ең көп әсер ететін көздердің бірі: түтін газдар, күл-қож, ластанған ағынды сулар және су айдындарына жылы суды тастау арқылы жылулық ластану тудырады.
Ластаушы заттар (мысалдар)
- Азот оксидтері (NOx), күкірт оксидтері (SOx)
- Күлдің қатты бөлшектері, ванадий оксиді
- Толық жанбаудан: CO, көмірсутектер, бенз(а)пирен және күйе
- Қалдық суларда: қышқыл/сілті, май қалдықтары, коллоидтар, еріген газдар
АЭС: артықшылықтары мен тәуекелдері
Атом электр станциялары (АЭС) күл мен күкіртті газдарды шығармайды. Дегенмен, желдету арқылы аз мөлшерде радиоактивті инертті газдар (аргон, ксенон, криптон) атмосфераға түсуі мүмкін. Қалдық сулар қатаң радиациялық бақылаудан өтіп, тазаланып, арнайы бассейндерде сақталады.
Қорғаныс шаралары
Табиғи су қоймаларына төгілмес бұрын ЖЭС ағындылары міндетті түрде бақылаудан және мұқият тазалаудан өтеді. АЭС маңында радиациялық қауіпсіздікті қадағалайтын санитарлық-қорғаныс аймағы белгіленеді.
Өздік бақылау сұрақтары
- Өнеркәсіп салалары атмосфераны қандай мөлшерде және қалай ластайды?
- Электр станциялары қалдықтарында қандай зиянды заттар болады?
- АЭС-тің қоршаған ортаға әсері қандай ерекшеліктермен сипатталады?
Қолданылған әдебиеттер
- Карабасов Ю.С. Экология и управление: Термины и определение. М.: МИСИС, 2001. 378 б.
- Повышение экологической безопасности ТЭС / ред. А.И. Абрамов. М.: МЭИ, 2002. 378 б.
- Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. М.: АСВ, 2001. 176 б.
- Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1981. 253 б.
Дәріс 3. Қазақстан Республикасының экологиялық саясатының құқықтық базасы
Ұзақтығы: 2 сағат
Экологиялық құқық Қазақстан Республикасында құқықтың маңызды салаларының бірі болып саналады. Оның пәні — табиғат пен қоғамның өзара байланысын реттейтін құқықтық нормалардың жиынтығы. Қазіргі кезеңде құқықтық реттеудің әдіснамалық көзқарастары өзгеріп, экологиялық өлшемдер негізгі негіз ретінде қарастырылады.
Құқықтық қатынастардың объектісі ретінде табиғат жеке ресурстар жиынтығы ғана емес, өзара байланысқан жүйе ретінде танылады. Сондықтан қоршаған ортаның жалпы сапасын сақтау мақсаттары барлық салалық шешімдерге бағынуы тиіс.
Негізгі факторлар
- Экологиялық жағдайдың деңгейі (жаһандық, мемлекеттік, жергілікті)
- Нормативтік актілерге сүйенген сапа мен нәтижеге бағдарланған құқықшығармашылық
- Ұйымдастырушылық-басқарушылық, мәдени-ағартушылық және құқықтық тетіктерді жетілдіру
Энергосыйымдылық мәселесі
Экономиканың жоғары энергосыйымдылығы отын-энергетикалық ресурстарды ұтымсыз пайдалануға, бәсекеге қабілеттіліктің төмендеуіне және ластанудың артуына әкеледі. Қазақстанның индустриялық-инновациялық даму стратегиясында 2015 жылға дейін энергосыйымдылықты екі есеге азайту мақсаты қойылған.
Өздік бақылау сұрақтары
- Қазақстан Республикасының экологиялық құқығы қандай негіздерге сүйенеді?
- Экологиялық құқық мазмұнына әсер ететін негізгі факторларды атаңыз.
- ҚР-дағы болашақ тенденциялар туралы не айтуға болады?
Қолданылған әдебиеттер
- Карабасов Ю.С. Экология и управление: Термины и определение. М.: МИСИС, 2001. 378 б.
- Повышение экологической безопасности ТЭС / ред. А.И. Абрамов. М.: МЭИ, 2002. 378 б.
- Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. М.: АСВ, 2001. 176 б.
- Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1981. 253 б.
Дәріс 4. Экологиялық нормативтер негіздері
Ұзақтығы: 2 сағат
Қоршаған ортаға кері әсерді төмендету үшін энергия өндіретін және энергия тұтынатын технологияларда зиянды қалдықтарды азайту, тазалау құрылғыларын жетілдіру және тиімді басқару тәсілдері қолданылады. Үлкен қалаларда автокөлік санының өсуі көміртек оксиді мен азот диоксиді концентрациясының артуына ықпал етеді.
Денсаулық сақтау тәуекелдері жоғарылаған сайын, халықаралық талаптарға жақындау қажеттілігі күшейеді. Мысалы, кейбір заттар үшін ДДСҰ (Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы) ұсынымдары рұқсат етілетін деңгейлерден қатаң болуы мүмкін.
Физикалық факторлар
Экожүйе антропогендік физикалық әсерлерге де ұшырайды: шу, діріл, электромагниттік және радиоактивті сәулелену. Соңғы жылдары технологиялардың қарқынды енгізілуі электромагниттік фонның өсуіне әкелді.
Атмосфералық шығарындыларды азайту тәсілдері (SOx мысалында)
Мұнай өңдеу зауыттарында отынды тазалау арқылы күкірті аз мазут алу.
Сұйық және қатты отынды газ тәрізді отынға дейін терең өңдеу және күкірттен тазарту.
Қазандықтардан шыққан түтін газдарын күкірт оксидтерінен кейінгі тазалау.
МШК (мүмкін шектік концентрация) ұғымымен қатар УМК (уақытша мүмкін концентрация) және БҚДЫ (бағдарлы қауіпсіз деңгей ықпалы) сияқты уақытша гигиеналық нормативтер де қолданылады. Олар өндірістік объектілерді жобалау кезеңінде пайдаланылады.
Өздік бақылау сұрақтары
- Экологиялық ластанудың негізгі факторлары қандай?
- МШК дегеніміз не?
- Экожүйе дегеніміз не?
Қолданылған әдебиеттер
- Карабасов Ю.С. Экология и управление: Термины и определение. М.: МИСИС, 2001. 378 б.
- Повышение экологической безопасности ТЭС / ред. А.И. Абрамов. М.: МЭИ, 2002. 378 б.
- Еремкин А.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. М.: АСВ, 2001. 176 б.
- Рихтер Л.А. Охрана водного и воздушного бассейна от выбросов ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1981. 253 б.
Дәріс 5. Отынды рационалды пайдалану
Ұзақтығы: 3 сағат
Органикалық отын құрамындағы қоршаған ортаға елеулі әсер ететін улы компоненттердің бірі — күкірт. Күкірттілік деңгейі отын түріне және кен орнына қарай өзгереді: кейбір мұнайдан алынатын мазуттар жоғары күкіртті болуы мүмкін, ал бірқатар көмірлерде күкірт салыстырмалы түрде аз болады. Табиғи газдың көп бөлігін күкіртсіз отынға жатқызуға болады (кейбір кен орындары бұған кірмейді).
Күкіртті қосылыстарды төмендетудің негізгі бағыттары: мұнай өңдеу кезеңінде отынды тазарту, сұйық/қатты отынды газ түріне дейін терең өңдеу, сондай-ақ түтін газдарын қазандықтан кейін тазалау. Бұл шаралар шығарындыларды азайтса да, технологиялық және экономикалық тұрғыдан күрделі инвестицияларды талап етеді.
Маңызды ескерту
Түтін газдарындағы күкірт оксидтерінің концентрациясы салыстырмалы түрде төмен болуы мүмкін, бірақ оларды жоюға арналған тазалау жүйелері қымбатқа түседі. Тиімді шешім көбіне «отын — технология — тазалау — мониторинг» тізбегін бірлесіп оңтайландыруды талап етеді.
Технологиялық тәсілдер (қысқаша)
Гидротазалау
Мұнай өнімдерін күкіртті органикалық қосылыстардан тазарту; әдетте жоғары температура мен қысымда, катализатор қатысуымен жүреді. Әдіс тиімді, бірақ қаржылық шығынды қажет етеді.
Газификация
Жоғары температурада тотықтырғыштың шектеулі берілуімен жанғыш газ алу (CO, H2, көмірсутектер). Күкірт көбіне H2S түріне өтеді және бөлек әкетіліп тазартылады.
Жоғары температуралы пиролиз
Тотықтырғышсыз қыздыру арқылы мазутты ыдыратып, газ және сұйық шайыр өнімдерін алу. Газ тазарғаннан кейін энергетикалық отын ретінде, ал сұйық өнімдер химиялық шикізат ретінде қолданылады.
Қорытынды ой
Отынды рационалды пайдалану — тек үнемдеу емес. Бұл шығарындыларды қысқарту, технологияны жаңарту, тазалау жүйелерін дұрыс таңдау және нормативтік талаптарды орындау арқылы экологиялық тәуекелдерді басқарудың кешенді міндеті.
Қысқаша түйін
Ғылым + Инженерия
Инженерлік экология — өндірістік жүйелердің экологиялық әсерін өлшеу және оны инженерлік құралдармен азайту.
Энергетика өзегі
ЖЭС/АЭС әсерлері әртүрлі: бірінде химиялық шығарындылар басым, екіншісінде радиациялық бақылау негізгі орын алады.
Норматив және бақылау
МШК, УМК және жобалау нормативтері — қауіпсіздік пен денсаулықты қорғаудың практикалық тірегі.