Поскольку концевые технологии требуют свалочных емкостей, в конце 1970-х годов начинают развиваться технологии вторичного использования отходов (этап III), направленные, в конечном итоге, на создание малоотходного производства. Технологии вторичного использования снижают общее количество отходов и потребление нового сырья.
В 1990-е годы берет начало принципиально новая стратегия по совершенствованию промышленных предприятий -- стратегия создания малоотходного производства. Цель этой стратегии (этап IV) -- экономически выгодное преобразование промышленного производства на основе локализации отходов в месте их образования и их использования с целью минимизации всех отходов. Полностью безотходного производства создать невозможно в принципе.
Дальнейшим развитием стратегии малоотходного производства является внедрение замкнутых промышленных циклов (ЗПЦ). Малоотходные производства ориентированы на отдельные предприятия, тогда как стратегия ЗПЦ (этап V) возможна лишь при взаимодействии группы промышленных предприятий. Замкнутые промышленные циклы -- подход индустриального развития, основу которого составляют циклы и сети из производителей, потребителей и организаций, занимающихся переработкой отходов, направленные на сохранение ресурсов и предотвращение загрязнений.
51. Защита атмосферного воздуха от выбросов
Внешние средства защиты атмосферного воздуха от выбросов объектов экономики включают:
--очистку выбросов стационарных объектов экономики от примесей в специальных аппаратах и устройствах перед их поступлением в атмосферу;
--защитное зонирование территорий около объекта экономики;
--рассеивание очищенных выбросов в атмосферном воздухе;
--снижение и очистка выбросов автотранспорта.
1.Для очистки отходящих газов от примесей, на объектах экономики применяют следующие аппараты и устройства:
--сухие пылеуловители (циклоны, фильтры, электрофильтры, рукавные фильтры, адсорберы);
--аппараты мокрой очистки (скрубберы Вентури, барботажно-пенные пылеуловители, туманоуловители, абсорберы, хемосорберы);
--аппараты термической и каталитической нейтрализации газовых выбросов.
Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей.
2.Системы рассеивания выбросов. Процесс организованного выброса и распространения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе зависит от ряда факторов. К ним прежде всего относятся параметры выбрасываемых газов.
Мощность выброса. По мощности выброса источники делят на мощные, крупные и мелкие. К мощным источникам относят, например, металлургические и химические заводы, заводы строительных материалов, тепловые электростанции; к мелким -- небольшие котельные, предприятия местной пищевой промышленности, трубы печного отопления.
Температура выбрасываемых газов. Источники, у которых температура выбрасываемой газовой смеси выше 50 °С, условно называют нагретыми, а при более низкой температуре -- холодными.
Высота выброса. По высоте выбросов источники классифицируются на высокие (выше 50 м), средней высоты (10...50 м), низкие (2...10 м) и наземные (высотой менее 2 м).
Геометрическая форма источника: точечная, линейная, плоская. Точечный источник выбрасывает загрязняющие вещества в атмосферу из отверстия; линейный источник -- из щели или из ряда линейно расположенных отверстий; плоский источник -- с площади. Точечные источники используют для удаления загрязнений через выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие при условии, что выделяющиеся из них загрязняющие вещества при рассеивании не накладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания. Линейные источники -- это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.
Расположение источника выброса. При расположении источники подразделяют на затененные и незатененные. Затененные, или низкие, расположены в зоне аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним на высоте меньшей, чем две с половиной высоты здания, в результате обдувания строения ветром. При этом внутри зоны создается область пониженного давления и возникает циркуляция воздуха, вовлекающая в эту зону выбросы. Незатененные, или высокие, свободно расположены в воздушном потоке. К ним относятся трубы, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую две с половиной высоты здания.
Степень подвижности. По степени подвижности источники загрязнения подразделяют на стационарные и подвижные.
К метрологическим факторам, определяющим величину концентрации примесей в факеле выброса, относят: направление господствующих ветров, их скорость, температура и влажность атмосферного воздуха, наличие инверсии, осадков и др. Влияние метрологических условий на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере проявляется по-разному при холодных и нагретых выбросах из высоких и низких труб, а также при наличии различных форм рельефа, создающих локальные микроклиматические особенности территории.
3.Защитное зонирование. Для ослабления негативного влияния источников опасностей на население, селитебные и природные зоны широко используется защитное зонирование территорий и вывод предприятий из селитебных зон.
Ширина санитарно-защитной зоны от контура промышленной зоны до границы жилой застройки устанавливается в зависимости от класса предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяемых в окружающую среду загрязняющих веществ.
Вывод объектов экономики из селитебных зон. На современном этапе развития экономики считается целесообразной защита населения от влияния опасных производственных объектов их выводом из густонаселенных городов и регионов в зоны невысокой плотности населения.
4.Снижение выбросов автотранспорта.
Для реализации нормативных требований используются следующие пути:
--совершенствование конструкции двигательной установки, направленное на увеличение полноты сгорания топлива, на уменьшение расхода топлива, на уменьшение трения в двигателе и т. п.;
--применение дополнительного оборудования для повышения экологических показателей автомобиля (нейтрализаторов, сажеуловителей, поглотителей паров топлива);
--рациональный выбор топлива.
Для предотвращения выбросов паров бензина из топливной системы, основная часть которых поступает в атмосферу, когда двигатель не работает, на автомобилях устанавливают систему обезвреживания испарений топлива из карбюратора и топливного бака. В качестве адсорбента используют активированный уголь.
Для защиты от аэродинамического шума двигателей широко используют глушители.
Перспективным направлением в повышении экологических показателей ДВС является рациональный выбор топлива.
Существенно уменьшить выбросы отработавших газов автомобилей можно за счет совершенствования автотранспортной инфраструктуры.
К наиболее значимым мероприятиям в этой сфере следует отнести:
--выбор рационального парка автомобилей, маршрутов и скоростного режима их движения;
--совершенствование улично-дорожной сети в городах;
--совершенствование методов управления движением.
52. Защита гидросферы от стоков
Механическая очистка. В сооружениях для механической очистки сточных вод сначала отделяются наиболее крупные загрязнения на решетках и ситах, устанавливаемых в голове очистных сооружений, а затем в песколовках, где из сточных вод выпадают взвеси с размером фракции, как правило, более 0,15...0,2 мм. Основное количество взвешенных веществ удаляется в отстойниках.
Химические методы очистки. К химическим методам очистки сточных вод чаще всего относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Эти методы применяют для удаления растворенных веществ перед подачей воды на биологическую очистку.
Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, нейтрализуют путем смешения кислых и щелочных стоков, добавлением реагентов, подаваемых в различных агрегатных состояниях. При этом количество добавляемого реагента определяется доведением рН сточных вод до значения 6,5...8,5.
Для проведения процесса окисления используют озон, что позволяет в ряде случаев успешно очищать сточные воды от фенола, нефтепродуктов, мышьяка и других токсичных веществ. Достаточно эффективно для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, цианидов использование хлора и веществ, содержащих "активный хлор".
Физико-химические методы очистки. Методы физико-химической обработки сточных вод обычно включают флотацию, адсорбцию, ионный обмен и др.
В последние годы флотация широко используется для очистки вод от ПАВ. Аэрация жидкостей в этом случае осуществляется путем пропускания воздуха или какого-либо газа через различные пористые элементы, например, керамику, пористую резину.
Наряду с флотацией используют адсорбционную технологию с использованием в качестве адсорбента чаще всего активированных углей. Это позволяет получать остаточные концентрации основных ингредиентов ниже нормативных значений. Например, концентрация нефтепродуктов в очищенной воде после адсорбционной очистки не превышает в большинстве случаев 0,05 мг/л, что соответствует ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.
Биологическая очистка. В биологической очистке использованы особенности микроорганизмов. При такой очистке сточные воды после механической и, возможно, физико-химической очистки смешивают с активным илом. Смешение осуществляют в специальных сооружениях -- аэро-тенках, представляющих собой открытые емкости достаточно большого объема с расположенными в них аэраторами барботажного, механического, струйного или другого типа. В результате достаточно длительного контактирования (в течение 10...36 ч) микроорганизмов с водой в условиях аэрации воздухом происходит биоразложение органических примесей, не удаленных на предыдущих стадиях очистки.
Очистка поверхностных сточных вод. Для исключения загрязнения почв и грунтов и подземного водоносного горизонта на территории промышленных предприятий, в том числе предприятий энергетики (ТЭЦ, ГРЭС и т. д.) и транспорта (автотранспортные подразделения, мойки автомобилей и др.), должны быть в обязательном порядке сооружены локальные очистные установки поверхностных сточных вод. Такие установки, как правило, включают: приемную решетку, песколовку, отстойники, флотатор, фильтры доочистки. Эффективность работы локальных очистных сооружений поверхностных сточных вод во многом зависит от технического уровня устройств, с помощью которых происходит извлечение нефтепродуктов. В настоящее время разработан комбинированный флотатор усовершенствованной конструкции, позволяющий извлечь до 95% содержащихся в воде нефтепродуктов. Очищенная сточная вода с содержанием нефтепродуктов не более 0,05 мг/л может быть сброшена на рельеф или в расположенный рядом водоем.
53. Защита земель и почв от загрязнений
Основные источники загрязнения почвы -- осаждение выбросов промышленных предприятий и средств транспорта, а также загрязнения от мест ликвидации и захоронения промышленных и бытовых отходов. Защита почв от загрязнения имеет специфические особенности.
Защита земель. Для защиты земель используют сбор отходов и их последующую утилизацию или организованное захоронение. Правовые основы обращения с отходами определяются ФЗ "Об отходах производства и потребления" (1998), который преследует две цели:
-- предотвращение вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду;
-- вовлечение отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.
Основные операции первичной переработки металлоотходов -- сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. Брикетированию подвергается сухая неокисленная стружка одного вида, не содержащая посторонних примесей. Каждая партия металлоотходов должна сопровождаться удостоверением о взрывобезопасности и безвредности.
Отходы древесины широко используются для изготовления древесно-стружечных плит.
В РФ за счет использования вторичного сырья производится 30 % стали, 25 % бумаги, 20 % цветных металлов. Однако существуют пределы в утилизации отходов. По мере увеличения доли вторичного сырья в материальных циклах идет накопление примесного вещества. Например, в стали, выплавленной из металлолома, накапливается медь, цинк, кобальт. При увеличении степени утилизации отходов требуются большие затраты энергии на очистку и сепарацию данного вида отхода. Из этой закономерности следует вывод о принципиальной недостижимости 100 % -ной утилизации отходов, создания абсолютно безотходного производства.
В соответствии с Санитарными правилами "Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов" (1985) промышленные отходы подразделяются на четыре класса: I -- класс чрезвычайно опасные (наличие в отходах ртути, хромовокислого калия, оксида мышьяка и других токсичных веществ); II класс -- высоко опасные (наличие хлористой меди и никеля, азотистого свинца, сурьмы и др.); III класс -- умеренно опасные (наличие, например, сернокислой меди, оксида свинца, четыреххлористого углерода); IV класс -- мало опасные.