Основы инженерной экологии (стр. 6 )

Содержание растворенного кислорода в сточной воде измеряют после заключительного процесса очистки непосредственно перед сбросом воды в водоемы. Это необходимо знать для оценки коррозионных свойств воды, а также для вычисления БПК. Из лабораторных методов наибольшее применение имеет иодометрический метод Винклера для концентрации до 0,0002 кг/м3. Меньшие концентрации растворенного кислорода измеряются колориметрическими методами, основанными на изменении интенсивности окраски раствора в результате взаимодействия специального красителя с растворенным кислородом. Для автоматического измерения концентрации растворенного кислорода используются отечественные приборы: ЭГ с пределами измерений 0-0,01 кг/м3, АПК-1 0-0,01 и 0,01-0,02 кг/м3, а также оксиметр с пределами измерения 0-0,01 и 0,01-0,02 кг/м3.

Измерение концентрации вредных веществ, для которых установлены ПДК, проводится по утвержденным методикам на различных стадиях очистки воды и обязательно перед выпуском в водоем после очистки.

Бактериальную загрязненность сточных вод характеризуют величиной коли-титра, т. е. наименьшим объемом воды в миллилитрах, в котором содержится одна кишечная палочка (бактерия “коли”). Так, если коли-титр равен 10, то это значит, что в 10 мл содержится 1 палочка. Этот вид загрязнений свойствен бытовым сточным водам, а также стокам боен, кожзаводов, шерстомоек, больниц.

Нормирование поступления в водоемы со стоками вредных веществ определяется “Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”. Некоторые основные положения следующие. Запрещается сбрасывать в водоемы сточные воды, которые после очистки могут быть повторно использованы в технологических процессах; содержащие ценные компоненты; содержащие сырье, реагенты, полупродукты, конечные продукты в количествах, превышающих установленные нормативы технологических потерь; содержащие вещества, для которых не установлены ПДК; которые могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве и пр., подробно см. [10].

Все предприятия отчитываются постоянно об использовании воды по соответствующим формам.

Экономия воды в химической промышленности достигается созданием оптимальных структур водооборотных циклов с учетом особенностей производств и при минимизации затрат на их создание и эксплуатацию, а также разработкой таких технологических процессов переработки сырья и полуфабрикатов, при которых или снижается расход воды, или она заменяется другим растворителем (при наличии эффективной системы рекуперации), или от нее полностью отказываются. Наряду с технологическими процессами разрабатывается оборудование, позволяющее сократить до минимума расход воды. К сокращению потерь воды приводит применение некоторых новых материалов в известных видах оборудования.

Разрабатываются локальные очистные сооружения, позволяющие выделить ценные компоненты из сточных вод. Создаются комбинированные замкнутые системы использования водных ресурсов в химической промышленности.

Использование теплоты сбросных и сточных вод для нужд народного хозяйства позволяет экономить топливно-энергетические ресурсы. Автоматизированные системы управления технологическими процессами дает возможность строго дозировать воду в объемах, необходимых для обеспечения нормального режима работы агрегатов и цехов.

7.6. Загрязнение литосферы

Хозяйственная деятельность человека вызывает экологически кризисные ситуации и в связи с накоплением в биосфере твердых отходов. Ежегодно добывается свыше 100 млрд. т полезных ископаемых. Материальный баланс их использования таков, что лишь малая доля их переходит в полезный продукт, а остальная является отходом.

Твердые отходы, поступающие в окружающую среду, можно подразделить на промышленные, сельскохозяйственные и бытовые [11].

Источником промышленных отходов являются предприятия следующих отраслей народного хозяйства:

горной и горно-химической промышленности (отвалы, шлаки, хвосты и т. д.);

черной и цветной металлургии (шлаки, шламы, колошниковая пыль и т. д.);

металлообрабатывающих отраслей (стружка, бракованные изделия);

лесной и деревообрабатывающей промышленности (отходы лесозаготовки, лесопиления, изготовления деревянных конструкций, мебели и т. д.);

энергетического хозяйства (зола, шлаки ТЭЦ);

химической промышленности (фосфогипс, огарок, шламы, отходы органических производств - резина, пластмассы и т. д.);

пищевой промышленности (кость, шерсть и т. д.);

легкой и текстильной промышленности.

Сельскохозяйственные отходы резко возросли в последние десятилетия - отходы полеводства, животноводства, в колхозах и совхозах накапливается большое количество тары (в том числе из пластмасс), старой резины, неиспользованных удобрений, вышедших из строя машин и запасных частей и т. д.

Урбанизация на планете породила проблему утилизации выбросов городского хозяйства - бытовых отходов. Для полного использования отходов в качестве вторичного сырья разработана их промышленная классификация (ГОСТ 1639-71), которая подразделяет, например, отходы металлов и их лом по физическим признакам на классы, по химическому составу - на группы и марки, по показателям качества - на сорта.

По другой классификации [6] с целью обезвреживания и переработки неутилизируемых промышленных отходов введена дополнительная классификация их по гигиеническому признаку, см. табл. 7.2.

Под складирование твердых отходов в стране ежегодно выделяется 2000 га земельных угодий, т. к. бытовых отходов ежегодно образуется 100 млн. т.

Таблица 7.2

Категория	Характеристика промышленных отходов по виду загрязнения	Годовое накопление в стране по всей массе отходов, %	Рекомендуемые методы утилизации или ликвидации
1	2	3	4
Первая	Инертные	57,0	Использование для планировочных работ
Вторая	Легкоразлагающиеся органические вещества	3,0	Складирование или переработка совместно с твердыми бытовыми отходами
Третья	Слаботоксичные малорастворимые в воде	30,0	Складирование с твердыми бытовыми отходами

Продолжение табл. 7.2

Четветая	Нефтемаслоподобные	1,5	Сжигание, в том числе с твердыми бытовыми отходами
Пятая	Токсичные со слабым загрязнением воздуха	3,0	Складирование на полигоне промышленных отходов
Шестая	Токсичные, в том числе: минеральные органические	3,5 2,0	Групповое или индивидуальное обезвреживание на специальных сооружениях

Отходы же, промышленные, бытовые и др., складированные на поверхности, приносят большой вред окружающей среде. Примеры тому многочисленны. Так, растворимые соединения отвалов фосфогипса в производстве фосфорной кислоты, гаилита в производстве хлористого калия загрязняют подземные и поверхностные воды: с 1 га солеотвала в среднем за счет атмосферных осадков образуется до 5700 м3 рассолов ежегодно [14]. В черной металлургии на одну тонну выплавляемой стали образуется 650 кг металлолома и содержащих железо отходов: золоотвалы ТЭС занимают от 400 до 1500 га на каждую, а на содержание золоотвалов тратятся огромные средства.

Хранение, утилизация и переработка твердых отходов - задача относительно новая для техники и технологии. В табл.7.2 приведены некоторые способы утилизации и ликвидации отходов. Обработку твердых отходов целесообразно проводить в местах их образования. Загрязнение и засорение отходами производства металлов приводит к большим потерям. Поэтому сбор, хранение и сдача таких отходов регламентируются специальными стандартами: ГОСТ 2787-75. Лом и отходы черных металлов. Шихтовые. Классификация и технические требования, ГОСТ 1639-71. Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие требования, ГОСТ 1993-73. Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Правила сбора, первичной обработки, хранения и транспортирования. Основные операции первичной обработки металлоотходов - сортировка, разделка и механическая обработка.

Наиболее рациональным методом ликвидации пластмассовых отходов является высокотемпературный нагрев без доступа воздуха (пиролиз), в результате которого из отходов пластмасс в смеси с другими отходами (дерево, резина, бытовые) получаются ценные продукты: пирокарбон, горючий газ и жидкая смола. Пирокарбон применяется для производства разнообразных полимерных и строительных материалов. Пиролиз широко применяется и для переработки производственного мусора органического происхождения. Высокая температура в зоне пиролиза, 1640 о С, обеспечивает разрушение практически всех сложных ядовитых соединений и превращение их в простые горючие или инертные соединения. Широкое применение находит сжигание отходов, брожение с получением компоста в качестве удобрения и газа метана, захоронение на полигонах, складирование и хранение на территории предприятия. Подробнее с этими методами ликвидации отходов и их утилизации можно познакомиться в [5,6,11].

Решение вопросов охраны почв от загрязнения отходами регламентируется специальными законами: о земле, здравоохранении, о недрах, а также разработанными положениями о рекультивировании земель, защите их от ветровой и водной эрозии и др. [10].

ГЛАВА 8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ

Состояние окружающей среды зависит в наше время от состояния технологии, и прикладные аспекты экологии состоят в наведении ограничений, задаваемых отрицательными обратными связями для регуляции качества среды обитания.

Охрана природы и природных ресурсов представляет собой одно из важных приложений экологии. Природные ресурсы принято делить на две категории: исчерпаемые и неисчерпаемые.

Исчерпаемые природные ресурсы на каком-то этапе человеческой деятельности могут быть полностью исчерпаны. Их в свою очередь можно разделить на три категории: невозобновимые, относительно возобновимые и возобновимые. Невозобновимые природные ресурсы - это те, которые после полного использования их человеком возобновить невозможно. К ним относятся полезные ископаемые - уголь, нефть и др. Природе для возобновления исчерпаемых недр потребуются миллионы, а может миллиарды лет. Исчезнувшие виды зверей, птиц, растений вообще невозобновимы. Возобновимые - это естественно восстанавливаемые ресурсы в ходе природных процессов (животные, растения). К животному и растительному миру применим также термин “воспроизводимые природные ресурсы”. Это те, когда человек искусственно поддерживает на общественно необходимом уровне тот или иной вид растений и животных. Относительно возобновимые ресурсы - почвы, деревья больших возврастов. Почвы считаются относительно возобновимыми природными ресурсами, потому что для возобновления разрушенного слоя почвы в 2,5 см природе требуется лет, а в 18 см - 2-7 тыс. лет.

Различают еще заменимые и незаменимые природные ресурсы, реальные, потенциальные, элементарные и сложные.

Заменимые - те природные ресурсы, которые можно заменить другими, и это может быть экономически более выгодно. Например, постепенная замена минеральных топливных ресурсов атомной, солнечной энергией и др.

Незаменимые. К ним относятся атмосферный воздух с его компонентами, находящимися в определенном соотношении, питьевая вода, а также генетические ресурсы - виды живых организмов.

Реальные - это ресурсы, которые вовлечены человеком в производственный кругооборот (используемые земли, растения, добываемые рыба, шерсть, каменный уголь, минералы и др.).

Потенциальные - те ресурсы, которые по каким-либо причинам, главным образом техническим, в настоящее время практически не используются (лучистая солнечная энергия, приливы и отливы, энергия ветра, ресурсы Луны и т. д.).

Элементарные - ресурсы, являющиеся по своему составу однопродными (кислород, водород, энергия ветра и т. д.).

Комплексные - состоят из нескольких элементов (атмосферный воздух, почва, руда, уголь и т. д.).

Человек, воздействуя на природные ресурсы, включает их в производственный отбор, в результате чего они могут быть исчерпаны, в первую очередь минеральные ресурсы.

Минеральные ресурсы характеризуются общей массой полезных ископаемых, заключенных в недрах.

До последнего времени охране полезных ископаемых уделялось мало внимания. Считалось, что их с избытком хватит на много веков, а кроме того, все равно ничего нельзя предпринять для их сохранения. За все время цивилизации человечество уже использовало 80-85 млрд. т различного топлива. Только в течение 19 века из недр извлечено 22711 т свинца, 11373 т цинка, 10679 т селена и др. В настоящее время на поверхность ежегодно выдается не менее 4 км3 горных пород. Оценки запасов минерального сырья и топливно-энергетических ресурсов неоднозначны и периодически меняются. По имеющимся данным [15] общая масса 23 наиболее распространенных металлов, содержащихся в земной коре, составляет 3,6·1018 т. На долю алюминия и железа приходится 2/3 общей массы металлов, содержащихся в земной коре. Мировые запасы основных видов топлива оцениваются в 12800 млрд. т условного топлива. Из этого количества около 11200 млрд. т составляют ресурсы угля, 740 млрд. т нефти и 630 млрд. т природного газа.

Полезные ископаемые являются источником 95 % потребляемой в народном хозяйстве энергии, сырьем для производства 90 % продукции тяжелой промышленности.

Рациональное и комплексное использование сырьевых ресурсов имеет важное народохозяйственное значение, т. к. в конечном продукте утилизируется лишь около 10 % массы используемых природных ресурсов, а остальные 90 % безвозвратно теряются. Темпы прироста производства различных продуктов, а следовательно, расходования сырья непрерывно растут и удваиваются каждые 7 лет в развитых странах. Если бы в слаборазвитых странах с их громадным населением потребление минералов и топлива возросло до уровня, близкого, например, к уровню США, то уже завтра возникла бы острая нехватка этих ресурсов. Уже сейчас приходится взамен бывших богатых месторождений сырья эксплуатировать месторождения с более низким содержанием полезных компонентов или месторождения с большими глубинами залегания в отдельных районах. Это увеличивает затраты на 1 руб. товарной продукции. Так, в 1970 г для получения 1 т Р 2О5 в производстве фосфорных удобрений перерабатывалось 26,7 т горнорудного сырья, в 1,9 т, 1,5 т, 1,6 т, 1т.

Рациональное использование добытого минерального сырья заключается в извлечении всех полезных компонентов и утилизации отходов - создание в итоге малоотходных производств, что является основным экологическим требованием к любым технологическим процессам.

Малоотходная технология является наиболее активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия выбросов предприятий. Под понятием “малоотходная технология” следует понимать комплекс мероприятий в технологических процессах от обработки сырья до использования готовой продукции, в результате чего сокращается до минимума количество вредных выбросов и уменьшается воздействие отходов на окружающую среду до приемлемого уровня. В этот комплекс мероприятий входит: 1) создание и внедрение новых процессов получения продукции с образованием наименьшего количества отходов; 2) разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе существующих способов очистки сточных вод; 3) замена сырья на нетоксичное; 4) укрупнение агрегатов; 5) разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы; 6) внедрение энерготехнологических схем; 7) создание территориально-промышленных комплексов, имеющих замкнутую технологию материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

В настоящее время достигнуты успехи в области создания и внедрения малоотходной технологии в ряде отраслей промышленности. В многочисленной сейчас литературе приводятся описания технологических процессов по комплексному использованию сырья в химической промышленности и переработке отходов производства [4,11,17]; по экономии энергии путем создания энерготехнологических схем производства [11]; по очистке сточных вод и отработавших газов от вредных примесей [12,13,18,19].

Однако полный перевод народного хозяйства на малоотходную технологию требует решения большого комплекса весьма сложных технологических, конструкторских и организационных задач, основанных на использовании новейших научно-технических достижений.

Поэтому до всестороннего внедрения малоотходной технологии важными направлениями экологизации промышленного производства следует считать [6]: 1) совершенствование технологических процессов и разработку нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду; 2) замену токсичных отходов на нетоксичные; 3) замену неутилизируемых отходов на утилизируемые; 4) применение пассивных методов защиты окружающей среды.

Пассивные методы защиты окружающей среды включают комплекс мероприятий по ограничению выбросов промышленного производства с последующей утилизацией или захоронением отходов. К ним относятся, наряду с очисткой сточных вод и газовых выбросов, рассеивание вредных выбросов в атмосфере, многократное разбавление водой, глушение шума, снижение уровней инфразвука, ультразвука и вибраций на путях их распространения, экранирование источников энергетического загрязнения окружающей среды, захоронение токсичных и радиоактивных отходов. Эти методы сейчас играют существенную роль в защите окружающей среды, они постоянно совершенствуются и внедряются в технологические и эксплуатационные циклы во всех отраслях народного хозяйства.

Применение пассивных методов защиты природы - это вынужденная мера, обусловленная несовершенством применяемых на производстве технологических схем.

При малоотходном же производстве предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. В идеальном случае такое производство не имеет сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Основы экологии. - М.: Мир, 19с.

2. Реймерс (теория, законы, правило, принципы и гипотезы) - М.: Россия Молодая, 1299с.

3. Харпер Дж., Экология. Особи, популяция и сообщества: в 2-х т. Т.1.: Пер с англ. - М.:Мир,1989.-477с.

4. Шевцов окружающей среды в строительстве: Учебное пособие для строительных спец. вузов. - М.: Высш. шк.., 19с.

5. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Пер. с англ. - М.: Мир, 1993.

6. Охрана окружающей среды /Под ред. . - М.: Высшая школа. 19с.

7. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ. изд.: В 2-х ч. Ч.1: Пер с англ./Под ред. : Металлургия, 19с.

8. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ. изд.: В 2-х ч. Ч.2. Пер. с англ. /Под ред. М.: Металлургия, 19с.

9. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометеоиздат, 19с.

10. Охрана окружающей среды: Справочник (Сост. Л.П. Шариков. - Л.: Судостроение, 19с.

11. , , Кельцев защиты окружающей среды. - М.: Химия. 19с.

12. Экология в мире технологий: Сборник. /Под ред. и др. - М.: Знание, 19с.

13. , Новиков среда и человек. - М.: Высшая школа, 19с.

14. , , Баранский промышленность и охрана окружающей среды. - Киев: Вища школа, 19с.

15. Экология и экономика: Справочник /Сост. , , и др.; Под общ. ред. . - Киев; Политиздат Украины, 19с.

16. , Кротов допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. - Л.: Химия, 19с.

17. , Нестеров природопользования и рынок: Учебник для вузов. - М.: Закон и право, ЮНИТИ, 19с.

18. Атмосфера должна быть чистой /Пер. с франц. - М.: 19с.

19. , , и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. - М.: Химия, 19с.

20. Деятельность ЮНЕП на территории бывшего СССР в //Пробл. окружающей среды и природных ресурсов: обзорн. информацияN3. - с.107.

21. Кислотные выпадения: Долговременные тенденции /Пер. с англ. , ; Под ред. , . - Л.: Гидрометеоиздат, 199с.

22. Об утверждении Положения о лицензировании отдельных видов деятельности в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды: Постановление Правительства Рос. Федерации. Прил.: Положение о лицензировании отдельных видов деятельности в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды //Рос. газс.5.

23. , , Нечваль -экологическая стратегия защиты от биоповреждений. - М.: Наука, 19с.

24. Мониторинг фонового загрязнения природных сред, Вып.6 / Госком. СССР по гидрометеорологии. Лаборатория мониторинга природной среды и климата; Под ред. , .- Л.: Гидрометеоиздат, 19с.

25. Харпер Дж., Экология. Особи, популяция и сообщества: В 2-х т. Т. 2; Пер. с англ. - М.: Мир, 19с.