Экология (стр. 11 )

w о =, (10)

где : D – диаметр устья источника выброса, (м);

Безразмерный коэффициент п, при f<100 определяется по формулам:

n=1 при uм ³ 2 (11)

n=0,532 (uм)2 - 2,13 uм + 3,13 при 0,5 £uм <2 (12)

n=4,4uм при uм <0,5 (13)

Численное значение безразмерного коэффициента F - показателя рассеивания вредных веществ в атмосфере и вероятности накопления исходной примеси или вторичных загрязнений с учетом месторасположения предприятия – принимается равным:

F=1 - для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей;

F= 2¸2,5 – для крупнодисперсных аэрозолей;

F=3 – для крупнодисперсных аэрозолей при отсутствии очистки и при содержании водяного пара в выбросах в количествах, достаточных для того, чтобы в течение всего года наблюдалась его интенсивная конденсация.

Расчеты по определению необходимой степени очистки газов, выбрасываемых в атмосферу, производят по содержанию в них вредных веществ на выходе системы пылегазоулавливания с учетом предельно-допустимого выброса (ПДВ) для каждого i – того загрязняющего вещества в выбрасываемых газах по формуле:

, (14)

если Zдоп Zнач,

где: тр – потребная эффективность очистки системы пылегазоулавливания:

Zнач - начальная запыленность или концентрация газообразных вредных примесей в отработанных газах (г/м3);

Zдоп – допустимая запыленность или концентрация газообразных вредных примесей в отработанных газах, (г/м3).

Zнач определяется для каждого из загрязняющих веществ, содержащихся в отработанных газах, по формуле:

(15)

где: qi - масса выбрасываемого i-того вредного вещества, (кг/ч);

Q - среднее объем выбрасываемых газов, (м3/ч);

Zдоп – определяется для каждого из загрязняющих веществ, содержащихся в отработанных газах, по формуле:

Zдоп. = (16)

где: ПДВi – предельно допустимый выброс i-того вредного вещества, [г/с].

4.5 Оценка качества воды

Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и других предметов. Истощение поверхностных вод предотвращают, строго контролируя, минимально допустимые стоки вод.

Важнейшая и наиболее сложная проблема — защита по­верхностных вод от загрязнения, для чего предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:

развитие безотходных и безводных технологий и систем оборотного водоснабжения;

очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверхностных вод — сточные воды, поэтому экологически весьма важной задачей является разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создает замкнутый цикл исполь­зования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы.

Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. Очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем.

При механической очистке из промстоков, путем процежи­вания, отстаивания и фильтрования, удаляются до 90% нерастворимых механических примесей: песок, глинистые частицы, окалина и др., а из бытовых стоков — до 60%. К основным хи­мическим способам относят нейтрализацию, окисление, озони­рование и хлорирование. При физико-химической очистке аз сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, ми­неральные и органические вещества. Применяются коагуляция, сорбция, флотация, экстракция и другие методы. Биологический (биохимический) метод основан на способности микроорганиз­мов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т. д.). К термическим методам прибегают при очист­ке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты.

При всех методах очистки сточных вод с экологической точки зрения весьма важна обработка и утилизация образую­щихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных по­лигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перера­батывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение). При этом способе отпадает не­обходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Все большее значение в охране поверхностных вод от - загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшить загрязненный поверхностный сток.

На любом водном объекте создаются водоохранные зоны, ширина которых на реках составляет от 0,1 до 1,5—2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. Их назначение — предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объ­екта. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, строитель­ные работы и др.

Основные мероприятия по защите подземных вод заклю­чаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод — это большая и сложная проблема, которая может быть успешно решена лишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей природной среды.

Для борьбы с истощением запасов пресных питьевых подземных вод предусматривают различные меры: регулирование режима водозабора подземных вод; рациональное размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод подразделяют на: 1) профилактические и 2) специальные. Задача последних — локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны (ЗСО). Это территории вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. Состо­ят они из трех поясов.

Специальные мероприятия по защите подземных вод от за­грязнения направлены на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов за­грязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод.

Основами водного законодательства запрещены проекти­рование, строительство и ввод в эксплуатацию предприятий, не обеспеченных водоочистными устройствами. Сброс отработанных вод допускается только с разрешения органов, контролирующих качество воды. Предусматривается ответственность за нарушение правил пользования водами (уголовная, административная, гражданско-правовая и возмещение убытков).

4.5.1 Определение содержания вредных веществ в сточных водах

Сброс сточных вод в водные объекты относится к одному из видов специального водопользования и осуществляется на основе разрешения, выдаваемого местными органами экологической безопасности. Отведение сточных вод в водные объекты регламентируется нормами предельно допустимых сбросов веществ (ПДС). ПДС — это максимально допустимая масса вещества, отводимая со сточными водами в единицу времени, которая позволяет обеспечить соблюдение норм качества воды в контрольном створе водного объекта для наихудших условий водопользо­вания. ПДС устанавливается для каждого выпуска сточных вод в водный объект. ПДС для каждого показателя качества воды определяется как произведение максимального часового расхода сточных вод на его предельно допустимое значение:

ПДС=Ост Сщс,

где Спдс— предельно допустимое значение показателя, г/м3;

Qct — максимальный часовой расход сточных вод, м3/час.

Расчет Сщс базируется на следующих методологических положениях:

1) Спдс рассчитывается для наихудших условий водопользования. Они характеризуются следующими параметрами:

расчетный расход водотока соответствует максимальному среднемесячному расходу года 95% водной обеспеченности для незарегулированных водотоков или минимальному гарантированному расходу через плотину — для зарегулированных; — значение показателя в фоновом створе (фоновая концентрация) определяется расчетным путем как статистически обоснованная верхняя граница возможных средних значений;

— нормы качества воды в контрольном створе должны соблюдаться в наиболее загрязненной части потока;

2) в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения возвратными водами» (1999) ПДС устанавливаются для определения необходимой степени очистки сточных вод, сбрасываемых в водные объекты при условии соблюдения нормативов экологической безопасности водопользования;

3) если фоновая концентрация по каким-либо показателям не удовлетворяет нормам качества воды, то Сщс должно быть обеспечено непосредственно в сточной воде;

4) расчетная величина Спдс не должна превышать фактически достигнутую (проектную) величину концентрации;

5) выпуск сточных вод в пределах черты населенного пункта допускается в исключительных случаях, в этом случае экологические нормы качества воды должны соблюдаться в самих сточных водах;

6) в соответствии с Правилами (1999) для городских сточных вод, прошедших полную биологическую очистку, установлены следующие Сщс: БПК5 —не более 15 г/м3, ХПК — не более 80 г/м3, взвешенных веществ — не более15 г/м3; сброс остальных загрязняющих веществ нормируется исходя из условий соблюдения достигнутой категории качества воды водного объекта;

7) если сброс сточных вод происходит в пределах черты населенного пункта, но осуществляется через эффективный рассеивающий выпуск, то ПДС должен обеспечить соблюдение норм качества воды в зоне начального разбавления рассеивающего выпуска;

8) если природное качество водного объекта (природный фон) по отдельным показателям превышает ПДК, то величины ПДС должны обеспечивать сохранение фонового состояния водного объекта. Исходными данными для расчета ПДС являются: тип водного объекта — приемника сточных вод; расчетное значение фоновой концентрации; крат­ности разбавления сточных вод, соответствующие наихудшим гидрологическим условиям; тип выпуска сточных вод; место расположения выпуска; фактические (проектные) значения концентрации в сточной воде; утвержденный максимальный часовой расход сточных вод.

4.5.2 Общие и локальне способы очистки воды

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка применяется, прежде всего, для отделения твердых и взвешенных веществ. Наиболее типичными в этой группе являются способы:

Процеживание – первичная стадия очистки сточных вод – вода пропускается через специальные металлические решетки с шагом 5 – 25 мм, установленные наклонно.

Отстаивание происходит в емкостях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные. Разновидностью отстойника являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка в стоках литейных цехов, окалины – в стоках кузнечнопрессовых и прокатных цехов и т. д.

Инерционное разделение осуществляется в гидроциклонах, принцип действия которых аналогичен циклонам для очистки газов. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

Фильтрование осуществляется чаще всего через пористые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и др.

Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов:

Экстракция – процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды).

Флотация – процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. Нейтрализация – обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод – смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Окисление – применяется при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожение токсичных биологических примесей. Наиболее распространенный способ – хлорирование – чреват, появлением диоксинов. Сорбция - способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п.

Коагуляция – обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей.

Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

Биологическая очистка возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т. п.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биологических прудах. В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки, биофильтры.

4.6 Оценка загрязнения земель и почв

Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь — наиболее острая экологическая проблема в земледелии, которая еще далека от своего решения. В число основных звеньев экологической защиты почв входят:

защита почв от водной и ветровой эрозии;

организация севооборотов и системы обработки почв;

мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.);

рекультивация нарушенного почвенного покрова;

защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны от уничтожения;

предотвращение необоснованного изъятия земель из сельхозоборота.

Для борьбы с эрозией почв необходим комплекс мер: землеустроительных, агротехнических, лесомелиоративных и гид­ротехнических. При этом учитывают, что гидротехнические ме­роприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их устройства, агротехнические — через несколько лет, а лесомелиоративные — через 10—20 лет после их внедрения.

Для предупреждения вторичного засоления почв необхо­димо устраивать дренаж, регулировать подачу воды, приме­нять полив дождеванием, использовать капельное и прикорневое орошение, выполнять работы по гидроизоляции оросительных каналов и т. д.

Для предотвращения загрязнения почв пестицидами и дру­гими вредными веществами используют экологические мето­ды защиты растений (биологические, агротехнические и др.), повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие инсектицидные препараты и др.

При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли. Плодородный слой вывозится и складируется в специальных временных отвалах (буртах). Рекультивация (восстановление) нарушенных земель осуществляется последовательно, по этапам. Кроме технической рекультивации, различают также биологическую и строительную рекультивации.

4.6.1 Бытовые и промышленные отходы

Одним из важнейших принципов стратегии устойчивого экологического развития является ра­циональное использование природных ресурсов и уменьшение количества отходов.

При любом виде хозяйственной деятельности образуются отходы.

Отходы в зависимости от источника образова­ния делят на две группы:

— отходы производства;

— отходы потребления.

Отходы производства — это остатки сырья, ма­териалов, полуфабрикатов, образовавшиеся в ходе производства и частично или полностью потеряв­шие свои потребительские качества.

Отходы потребления — это бывшая в употреб­лении продукция или сопутствующие ей изделия, которые потеряли свои потребительские качества.

С точки зрения возможности использования, различают утилизируемые и неутилизируемые отходы.

В результате деятельности человека образуется несколько сотен видов отходов, а используется несколько «классических видов»: металл, пластмассы, бумага, стекло и др. Вторичное использование материалов решает целый комплекс вопросов по защите окружающей среды:

— сокращается потребность в первичном сырье;

— уменьшается загрязнение гидросферы и литосферы;

— освобождаются трудовые ресурсы из процессов переработки сырья.

В таблице представлены существующие в настоящее время способы переработки и утилизации основных видов отходов. Истощение запасов первичного сырья перевело технологию многих стран на использование только вторичного сырья. Получение бумаги переработкой макулатуры вместо получения из древесины требует энергии на 60% меньше, снижает загрязнение воздуха на15% и воды на 60%. Сталь из металлолома на 70% дешевле получаемой из руд. При этом экономится на каждой тонне стали 1,5 т руды и 0,2 т кокса, уменьшается масса отходов, идущих в отвалы.

Способы переработки отходов

Вид отходов	Метод переработки
Металлоотходы	Сортировка (разделение лома и отходов по видам); разделка (удаление неметаллических включений); механическая обработка (рубка, резка, дробление, пакетирование, брикетирование); переплав; складирование; захоронение
Отходы древесины	Прессование, резка, сжигание, складирование
Отходы пластмасс	Прессование, сжигание, захоронение
Высокотоксичные отходы	Затаривание в специальные контейнеры и захоронение
Органические горючие вещества	Дробление, прессование, сжигание, захоронение
Неисправные лампы	Демеркуризация ламп, утилизация ртути
Песок, загрязненный нефтепродуктами: формовочная земля	Прокаливание, захоронение
Испорченные баллоны с остатками вещества	Подрыв баллонов в специальных камерах, захоронение
Радиоактивные отходы	Затаривание в специальные контейнеры и захоронение на специальных предприятиях;

Высококачественная бумажная макулатура мо­жет быть использована для изготовления писчей и типографской бумаги. За счет улучшения технологии из макулатуры может быть изготовлена негорючая бумага. Бумажная пульпа, изготовленная из макулатуры, оказывается дешевле, чем из естественного сырья. Министерство труда и промышленности Великобритании провело серию семинаров для изучения и передачи опыта по ути­лизации бумажных отходов на местах.

Важное место в проблеме отходов занимают пластмассы, которые в виде отходов практически не разлагаются естественным путем. При сжигании пластмасс образуется большое количество токсичных веществ, загрязняющих окружающую среду.

В настоящее время в мире утилизируется лишь небольшая часть из 80 млн т пластмасс, ежегодно выпускаемых в мире. Британские фирмы перерабатывают только 50 тыс. т (10%) всей произведенной полиэтиленовой пленки, примерно 25 тыс. т (7%) ежегодно объема производства по­липропилена. Более 70% этих материалов поступает от пластмассовых бутылок и автомобильных аккумуляторов. После переработки они превращаются в исходный материал.

Наиболее эффективными методами предотвращения накопления пластмассовых отходов являются:

— рециклинг (вторичная переработка);

— разработка биодеградальных полимерных материалов.

4.6.2 Полигоны обезвреживания и утилизации промышленных и бытовых отходов

Приему на полигоны токсичных промышленных отходов подлежат только твердые промышленные отходы I, II, III классов опасности, а при соответствии технико-экономическом обосновании и IV класса, для которых не разработаны эффективные методы переработки, радиоактивные и нефтепродукты, не подлежащие регенерации.

Захоронение отходов различного класса опасности осуществляется на участке захоронения раздельно в специальные карты, размер и количество которых определяется в зависимости от количества поступающих отходов и расчетного срока действия участка (20-25 лет). Размеры карт не регламентированы, а их глубина рассчитывается таким образом, чтобы уровень грунтовых вод был не менее чем на 2м ниже днища котлована.

Полигоны для твердых токсичных промышленных отходов размещается с подветренной стороны населенных пунктов и зон отдыха, за их пределами на землях, непригодных для сельского хозяйства, ниже мест водозаборов питьевой воды и рыбоводных хозяйств.

Размеры санитарно-защитных зон от населенных пунктов и открытых водоемов до границ участка захоронения строго нормированы и составляют 3000м; до сельскохозяйственных угодий, автомобильных и железных дорог – не менее 200м, до границ леса и лесопосадок – не менее 50м.

Размеры санитарно-защитной зоны завода по обезвреживанию токсичных промышленных отходов, входящего в состав полигона, зависят от его мощности и составляют 1000м при мощности 100 тысяч и более тонн отходов в год, и 500м – при мощности менее 100 тысяч тонн отходов в год.

В состав полигона твердых промышленных токсичных отходов входят:

- Подъездная дорога – соединяет существующую транспортную магистраль с участком захоронения ТО.

- Завод по обезвреживанию токсичных промышленных отходов, предназначенный для их сжигания и физико-химической переработки с целью обезвреживания или понижения токсичности (класса опасности), перевода в нерастворимое состояние, обезвоживания и сокращения объема отходов, подлежащих захоронению.

- Участок захоронения ТО, предназначенный для размещения специально оборудованных карт (котлованов), в которые складируются токсичные отходы, огражденный по периметру колючей проволокой высотой 2,4 м и устройством автоматической охранной сигнализации.

На участке захоронения по его периметру, начиная от ограждения, последовательно размещаются:

- кольцевой канал;

- кольцевое обвалование высотой 1,5м и шириной 3 м;

- кольцевая автодорога с усовершенствованным капитальным покрытием;

- ливневые лотки или кюветы с облицовкой бетонными плитами для защиты от стоков поверхностных вод;

- хозяйственная зона, в которой размещаются бытовые и производственные сооружения.

Простейшими и наиболее распространенными в Украине и в странах СНГ сооружениями твердых отходов являются полигоны. Отходы складируются в грунт с соблюдением условий, обеспечивающих защиту от загрязнения почвы, поверхностных и грунтовых вод и препятствующих распространению болезнетворных организмов. Наблюдение за состоянием полигона продолжают и после его заполнения, и после окончания эксплуатации для принятия мер в случае возникновения нештатной ситуации, например, просадки просачивания фильтрата в грунтовые воды, загрязнения воздушного бассейна. Однако складирование твердых бытовых и промышленных отходов на полигонах является вынужденной мерой, так как наносит ущерб окружающей природной среде и требует отчуждения больших территорий.

4.6.3 Засоби санітарного знешкодження та утилізації твердих побутових та промислових відходів

Переработка и обезвреживание твердых бытовых и промышленных отходов, в том числе утилизация осадков, скопов, шламов очистных сооружений – одна из самых сложных и трудноразрешимых задач. Многие мало - и крупнотоннажные отходы пока не находят применения, и потому предприятия вынуждены избавляться от них тем или иным способом. Кроме, того современный уровень техники пока не позволяет полностью утилизировать все образующиеся отходы промышленных производств, многие из которых исключительно токсичны. Поэтому даже их захоронение представляет собой серьезную проблему, суть которой состоит в полном исключении возможности проникновения токсичных газов в атмосферный воздух, а фильтратов – в природные воды.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие технологии обезвреживания и переработки твердых промышленных и бытовых отходов: складирование на полигонах, компостирование, сжигание, пиролиз.

Утилизация отдельных составляющих отходов проводится либо путем раздельного сбора их утильных компонентов, либо механизированными способами выделения из общей массы.