Resursele naturale și utilizarea lor rațională.
Resursele naturale și clasificarea acestora.
Resursele naturale sunt mijloacele de existență pentru oamenii care nu sunt creați prin munca lor, ci sunt în natură.
Există mai multe clasificări ale resurselor naturale. Unul dintre ei - prin numire.
Prin numire, resursele sunt împărțite în patru grupe:
Cea mai interesantă este clasificarea resurselor pentru exhaustivitate. Prin epuizare, resursele sunt împărțite în epuizabile și inepuizabile.
Resursele inepuizabile sunt trei grupuri de resurse:
Resursele spațiale sunt radiațiile solare, energia mareelor etc.
Resursele climatice sunt aerul atmosferic, energia eoliană, precipitațiile atmosferice etc.
Resursele de apă sunt toate rezervele de apă de pe Pământ.
Resursele epuizabile sunt împărțite în surse neregenerabile, relativ regenerabile și regenerabile.
Resursele neregenerabile sunt resurse a căror rată de utilizare este cu multe ordine de mărime mai mare decât rata de reînnoire (de exemplu, minerale).
Resurse relativ reînnoibile sunt resurse a căror rată de utilizare este una sau două ordine mai mare decât rata de reînnoire.
Aici se disting două tipuri de resurse: sol și resurse forestiere.
Resursele regenerabile sunt resurse, rata de reînnoire a cărora este aproape de rata cheltuielilor (de exemplu fauna, majoritatea vegetației, unele resurse minerale).
Resursele energetice sunt împărțite în surse regenerabile și neregenerabile.
Prin neregenerabilă includ cărbune, petrol, gaze naturale, turbă, combustibil nuclear, elemente ușoare, care pot fi utilizate în fuziune de hidrogen, heliu, litiu, deuteriu.
Pentru resurse regenerabile de energie sunt lumina solară directă a energiei, energia fotosinteză, energia musculară, hidroenergia, energia eoliană, energia geotermală, energia mareelor, energia valurilor, energia proceselor de precipitare și evaporare. Principalul obiectiv al energiei ar trebui să fie înlocuirea resurselor neregenerabile la surse regenerabile, cu toate acestea, în prezent, cea mai mare de energie (60%) este produsă de centralele termice și, majoritatea centralelor termice ce functioneaza pe combustibil mai periculoase pentru mediu - cărbune.
Al doilea în ceea ce privește producția de energie sunt centralele hidroelectrice (puțin mai puțin de 20% din energia produsă). Ponderea hidroenergetică în producția totală este în scădere, deși în prezent este cea mai ieftină energie.
În al treilea rând, în producția de energie sunt centralele nucleare (mai mult de 15% din energia totală). Cota de energie nucleară este în prezent în creștere, deși mult mai lent decât acum 15-20 de ani.
Avantajele centralelor nucleare:
· Consumul de combustibil foarte mare
· Posibilitatea de a construi energie în apropierea consumatorului
· Dezavantaje ale centralelor nucleare:
· Necesitatea eliminării sau eliminării combustibilului nuclear uzat
· Consecințele asupra mediului ale accidentelor la centralele nucleare sunt ireparabile
· Durata de viață a reactoarelor nucleare este de 25-40 de ani, după care trebuie oprite și utilizate
Principiile generale de inginerie ale managementului naturii.
Abordarea sistematică a problemelor managementului de mediu și a mediului.
Natura, ca obiect al activității umane, este un sistem extrem de complex. În general, un sistem este înțeles ca un set de elemente care sunt în interrelație între ele în mod agregat, formând o anumită integritate, unitate. Orice sistem este conectat la mediu, orice sistem poate fi reprezentat ca element al unui sistem de nivel superior sau ca un set de sisteme de nivel inferior.
sistem biologic - se realizează o structură de funcții, care interacționează cu mediul și alte sisteme în ansamblu, este format din subsisteme de nivel inferior în mod continuu activitatea adaptivă a reconstruiește prin canale de feedback, și prezintă proprietatea de auto-organizare.
Abordarea sistemică prevede o evaluare cuprinzătoare a impactului activităților industriale și tehnice ale societății asupra naturii, cu predicția obligatorie a răspunsului naturii la acest impact.
Principiul de optimizare a biosferei.
La optimizarea biosferei, problema principală este identificarea unor criterii complexe de optimizare. În general, optimizarea în funcție de management ar trebui să se străduiască să se asigure că dezvoltarea științifică și tehnologică nu conduce biosfera dincolo de nișa ecologică a omului.
Optimizarea managementului naturii este adoptarea celor mai potrivite soluții atunci când se utilizează resurse și sisteme naturale.
Rata de creștere a producției ar trebui să fie mai mare decât rata de creștere a extracției materiilor prime.
Armonizarea relațiilor dintre natură și tehnologie.
Această problemă este rezolvată prin crearea așa-numitelor sisteme geotehnice sau naturale-tehnice.
Sistemul geotehnica - un set de dispozitive tehnice și de a interacționa cu elemente ale mediului, care, în cursul unei operațiuni comune prevede pe de o parte - de înaltă performanță, precum și alte obiective, iar pe de altă suport mână în zona de influență a condițiilor ecologice favorabile.
Schema de interacțiune dintre producție și mediul natural din cadrul sistemului geotehnic:
Ambele aceste efecte se instalează destabilizând, adică feedback-ul este pozitiv. Pentru compensarea în sistemul geotehnic, este introdusă o unitate de comandă. Unitatea de monitorizare colectează informații despre producție și mediu prin intermediul canalelor de monitorizare și apoi stabilește canalele de feedback negativ.
Ecologizarea producției este asimilarea proceselor de producție, adică cicluri de resurse, un ciclu natural natural de substanțe închise. Acest lucru se realizează prin introducerea unor industrii cu economii reduse de energie și economii de resurse.
1. Crearea de producții de economisire a resurselor și de economisire a energiei.
2. Există următoarele modalități de a crea astfel de producții:
3. Prelucrarea complexă a materiilor prime
4. Dezvoltarea de noi procese tehnologice eficiente
5. Utilizarea de tipuri non-tradiționale de energie
6. Crearea de sisteme de alimentare cu apă închise și închise
7. Sistemul de alimentare cu apă circulant al companiei:
Bubbling - suflarea gazului printr-un strat de lichid.
Principalul criteriu pentru alegerea acestui dispozitiv este gradul de purificare. unde și, respectiv, concentrația de praf înainte și după aparat.
Gradul de curățare depinde de proprietățile prafului și de parametrii fluxului de gaze. În procesul de colectare a prafului, următoarele caracteristici fizico-chimice ale prafului sunt importante:
Compoziția fracționată, adică prezența prafului de diferite dimensiuni
Încărcarea electrică a particulelor de praf
Proprietățile adezive, adică capacitatea de a se lipi de praf
Cu cât coalescența prafului este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea precipitării acesteia în gazele de ardere și în elementele de colectare a prafului neintenționate. Proprietatea de adeziune este mai mare cu cât este mai mare umiditatea prafului și cu cât dimensiunea este mai mică.
Următoarele caracteristici și parametri ai fluxului de praf de gaz influențează alegerea aparatului:
Volumul debitului volumetric sau viteza fluxului de gaze-praf
Umiditatea amestecului de gaz-praf
Temperatura amestecului de gaz-praf
Prezența impurităților inflamabile și explozive
Ciclul de resurse ca ciclu antropic al substanțelor.
Un ciclu de resurse reprezintă un set de transformări și deplasări spațiale în substanțe sau grupuri de substanțe în toate etapele utilizării lor de către om.
Un subiect aproximativ al ciclului de resurse:
Spre deosebire de ciclurile naturale de substanțe închise, există pierderi la fiecare etapă a ciclului de resurse.
Poluarea mediului este o resursă naturală care nu este în locul lui.
Direcțiile de bază ale protecției mediului față de emisiile industriale.
Curățarea gazelor din praf.
Multe dintre procesele de fabricație de astăzi asociată cu zdrobire sau dezintegrare solide sau transportul de materiale în vrac. In toate aceste cazuri, sunt formate particulele de praf. Datorită faptului că suprafața totală a particulelor de praf este substanțial mai mare decât aria inițială suprafeței materialului de pornire, particulele de praf sunt extrem de reactive și biologic active și, prin urmare, extrem de dăunătoare. Particulele de praf au o formă diferită, cu toate acestea, dimensiunea lor este de obicei caracterizat printr-un parametru numit „diametru sedimentare“. Acesta este diametrul unei particule având forma unei sfere, rata de depunere și densitatea care este egală cu rata de depunere și densitatea particulei originale.
Lucrarea aparatului de colectare a prafului se bazează pe următoarele mecanisme de depunere a particulelor:
Precipitația gravitațională sub acțiunea gravitației
În aceste aparate praful precipită sub acțiunea gravitației. Cel mai simplu aparat gravitațional este o cameră de precipitare a prafului.
Cameră cu două secțiuni orizontală pentru colectarea prafului:
Masinile cu gravitate au urmatoarele avantaje:
Costuri de operare scăzute
Viteza redusă a debitului de gaz prin aparat și, în consecință, diferența mică de presiune necesară între intrarea și ieșirea aparatului și cheltuielile reduse de energie
Abilitatea de a capta particule dure abrazive
Dezavantaje ale aparatelor gravitationale:
Eficiență redusă de curățare
Un dispozitiv gravitațional mai complex este camera lui Howard:
absorbția netă se face adesea cu lichid și chiuvete pot fi contracurent unde gazul și lichidul se deplasează în direcții diferite, și fluxul paralel când gazul și lichidul se deplasează într-o singură direcție.
Forța motrice a procesului este diferența dintre concentrațiile de poluanți din gaz și lichid.
Rata de transfer a gazului absorbit este determinată de:
Suprafață liberă a absorbantului
Forța motrice din spatele procesului
Coeficientul de transfer de masă
Suprafața suprafeței absorbante depinde de:
Din cantitatea de lichid irigat per unitate de volum de gaz
Din dimensiunea picăturilor
Din designul absorbantului
Coeficientul de "transfer de masă" depinde de:
Din rata de difuzie a moleculelor de gaze
Grosimea stratului de tranziție de pe suprafață
Diferențe în concentrațiile de poluanți în gaz și lichid
De la temperatura și presiunea din sistem
Chemisorbția diferă de absorbția pură prin faptul că, după absorbție, substanța nocivă reacționează chimic cu un reactiv și este transformată într-o stare inofensivă.
Chemisorbția se utilizează pentru purificarea gazelor din:
Metodele biochimice se bazează pe capacitatea microorganismelor de a distruge și procesa diferiți compuși. Aceste metode sunt cele mai aplicabile pentru purificarea gazelor cu compoziție constantă. Când compoziția gazului se schimbă, microorganismele nu au timp să se adapteze și eficiența de purificare scade. Se obține o eficiență ridicată a curățării gazului, cu condiția ca rata de oxidare biochimică a substanțelor nocive să depășească rata de intrare cu gaz.
Există două grupuri de dispozitive pentru purificarea biochimică:
Bioskrubbery - este aparatul de absorbție în care gazul este irigat cu o soluție apoasă a nămolului activat și poluanții distruse de microorganisme prezente în nămolul activ. În biofiltru, gazul care urmează să fie purificat este trecut printr-un pat filtrant, care este irigat cu apă pentru a crea umezeala necesară. Stratul de filtrare este un material natural sau artificial, pe care se aplică pelicula de nămol activ.
Adsorbția este absorbția gazelor pe suprafața unui absorbant solid sau lichid, cel mai adesea fiind folosite materiale poroase solide.
Suprafața adsorbantului poate fi foarte ridicată, iar pentru unele substanțe este de câțiva metri pătrați per gram de substanță. Substanțele absorbite sunt reținute în pori fie prin forțe chimice (aceasta este adsorbția chimică), fie prin forțele Van der Waals - aceasta este adsorbția fizică.
Gazul este adsorbit în mai multe etape:
Transferul moleculei de gaz la suprafața unui solid
Pătrunderea unei molecule de gaz în porii unui solid
Adsorbția propriu-zisă, adică reținerea moleculei de gaz.
Limitarea procesului este cea mai lentă dintre aceste trei etape.
Forța motrice a procesului este gradul de concentrație a poluantului în gaz și pe suprafața solidului. Cu o concentrație crescătoare de substanță pe suprafață, gradientul de concentrație scade și schimbul de echilibru al moleculelor devine procesul predominant.
Adsorbția este recomandată pentru gaze cu concentrații scăzute de poluanți. Substanțele absorbite sunt îndepărtate din spori prin purjare cu gaz inert, abur sau desorbție termică când sunt încălzite.
Avantajele acestei metode sunt:
Grad ridicat de purificare
a) Gazele nu se răcesc
b) Nu este nevoie de pompe și de energie pentru pompare
Dezavantajele acestei metode sunt:
Curățați numai gazele uscate și fără praf
Viteza fluxului de gaz prin dispozitiv este foarte mică
Ele se bazează pe capacitatea componentelor toxice combustibile de a se oxida la temperaturi mai puțin toxice.
Avantajele acestui grup de metode sunt:
· Dimensiuni globale mici
· Eficiență ridicată a neutralizării
· Costuri reduse de curățare
Domeniul de aplicare al metodei este limitat de natura substanțelor care rezultă din oxidare. Deci, dacă amestecul de gaze conține fosfor, sulf sau halogeni, atunci după oxidare se obțin substanțe mai toxice decât cele originale.
Există trei scheme de metode termice:
· Combustie directă în flăcări
Prima și a doua schemă se desfășoară la o temperatură de 600 ° C - 800 ° C, iar a treia schemă la o temperatură de 250 ° C - 400 ° C.
Alegerea schemei este determinată de:
· Compoziția chimică a poluanților
· Concentrația poluanților
· Temperatura inițială de descărcare
· Debitul volumetric al amestecului de gaz
· Emisiile maxime admise de poluanți.
Schema I: ardere directă într-o flacără.
Se efectuează în acele cazuri când gazele emise sunt suficient de încălzite și aduc cu ele cel puțin 50% din căldura totală de combustie. Una dintre problemele cu această metodă este că temperatura flacării în flare poate ajunge la 1300С0. În prezența excesului de oxigen și a timpului suficient la această temperatură, se formează oxizi de azot, care sunt extrem de toxici. Un exemplu de ardere directă este arderea gazului de coadă la rafinăriile de petrol. Aceste gaze sunt arse într-o flacără deschisă. Există o serie de soluții de proiectare care permit arderea directă într-o cameră închisă. Deci, există arzătoare postale cu flacără deschisă pentru a neutraliza deșeurile de producție de vopsele și lacuri.
Schema II: oxidarea termică.
Se utilizează atunci când gazele emise au o temperatură suficient de ridicată, dar concentrația de oxigen sau de componente combustibile este scăzută pentru a menține o flacără deschisă. Această schemă se realizează, în principiu, în dispozitive închise cu o bună amestecare a fluxului de gaze. Cu o astfel de schemă, nu există nici o flacără și, prin urmare, este posibil să se reducă costul de fabricare a aparatului și nu există emisii de oxizi de azot.
III: oxidare catalitică.
Folosit pentru a transforma componentele toxice în mai puțin toxice prin introducerea de catalizatori suplimentari în sistem. Catalizatorul, care reacționează cu unul dintre componentele amestecului de gaze, formează un intermediar care apoi se descompune pentru a forma o substanță mai puțin toxică și un catalizator. Rata oxidării catalitice este mai mare decât cea termică, ceea ce face posibilă reducerea dimensiunilor aparatului. Temperatura amestecului de gaze are un efect semnificativ asupra vitezei și eficienței procesului catalitic. Pentru fiecare reacție catalitică, există temperaturi minime de inițiere a reacției sub care catalizatorul nu prezintă activitate. Cu creșterea temperaturii într-un interval dat, eficiența procesului catalitic crește. Pentru a realiza procesul, este necesară o cantitate mică de catalizator, amplasată astfel încât să asigure suprafața maximă de contact cu fluxul de gaz. În majoritatea cazurilor, catalizatorii sunt metale: oxizi de argint, platină, paladiu sau metale: oxid de cupru, oxid de vanadiu. Catalizatorii sunt de obicei aplicați materialelor refractare. Procesele catalitice sunt împiedicate de praful și otrăvurile catalitice. Astfel de metode, de exemplu, sunt utilizate în cutii catalitice pentru curățarea gazelor de eșapament ale mașinii.
Biblioteca de informații
pentru tine!
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: