Методы снижения негативного воздействия промышленных объектов на растительность и животный мир

     Особо актуальными становится вопросы  регулирования ответственности  за ущерб, в том числе за экологический  ущерб при создании в нашей  стране основ правового государства, при переходе к рыночным отношениям в экономике. Здесь важно найти разумные экономические рычаги, правильно соотносить выгоды и потери, доходы и расходы на компенсацию ущерба. Важной задачей является разработка вопросов нормативного разграничения допустимых и недопустимых воздействий, оценивания стоимости экологического ущерба.

     Основными направлениями в ограничении  вредных техногенных воздействий  на биосферу являются ресурсосбережение  и разработка экологически чистых или  безотходных технологий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Малоотходные  и безотходные технологии

     По  мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

     Безотходная технология представляет собой такой  метод производства продукции, при  котором все сырье и энергия  используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования". Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

     Основные  направления малоотходной и безотходной  технологии

     При современном уровне развития науки  и техники без потерь практически  обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться.

     Промышленное  производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока мала. О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. — начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие при переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных фондов все больше увеличивается, в отдельных производствах составляет 80—85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.

     Вместе  с тем, мы обязаны заниматься проблемой  безотходного и малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться  завалено свалками промышленных и бытовых  отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель. Топливно-промышленные комплексы Норильска, Североникеля, Нижнего Тагила и многих других городов могут расшириться дальше и превратить Россию в малоприспособленную к жизни территорию.

     Все-таки, современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в Российской Федерации отходов. 
 
 
 
 
 

     Назовем разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных основные имеющиеся направления и отраслях промышленности.

    Энергетика.

     В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

     Горная  промышленность.

     В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии по полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе  добычи полезных ископаемых; шире применять  геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

     Металлургия.

     В черной и цветной металлургии  при создании новых предприятий  и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья.

     Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

     В химической и нефтеперерабатывающей  промышленности в более крупных  масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление  и восстановление с применением  кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.

     Машиностроение.

     В машиностроении в области гальванического  производства следует направлять научно-исследовательскую  деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам  рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Экологизация отходов производства и потребления

     Обезвреживание  и утилизация отходов производства и потребления. Защита городской  среды от бытовых отходов (БО) состоит в их сборе, транспортировке, переработки или складировании. Все эти операции оцениваются соответствующими показателями. Повышение уровня комфортности жилья приводит к увеличению бытовых отходов на всех стадиях деятельности человека, в том числе и в строительстве. Это увеличение составляет примерно 1...3% в год на каждого жителя. На объем БО и последующие операции влияют климат, характер застройки, уровень промышленного развития, торговля, сфера услуг и другие условия. Необходимо отметить, что в населенных пунктах (городах, поселках) России ежегодно образуется около 120... 140 млн м3 отходов. Для обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) известно более 20 методов, по каждому из которых имеется 5... 10 разновидностей технологий, технологических схем, типов сооружений. По своему принципу и конечной цели методы обезвреживания и переработки делятся: на ликвидационные — решает санитарно-гигиенические задачи; утилизационные — решает задачи экономики и использования отходов как вторичных ресурсов. По технологическому принципу методы могут быть биологические, термические, химические и механические. Наиболее распространенными методами в России и за рубежом являются: складирование на полигонах (ликвидационный биолого-механический); сжигание (ликвидационный термический); компостирование (утилизационный биологический). Эти методы обезвреживания и утилизации позволяют соблюдать нормативы по охране окружающей среды. При обращении с отходами производства и потребления, согласно ст. 51 Закона РФ «Об охране окружающей среды», запрещается: - сброс отходов производства и потребления, в том числе радиоактивных отходов, в поверхностные и подземные водные объекты, на водосборные площади, в недра и на почву; - размещение опасных и радиоактивных отходов на территориях, прилегающих к городским и сельским поселениям; размещение опасных и радиоактивных отходов в лесопарковых, курортных, лечебно-оздоровительных, рекреационных зонах, на путях миграции животных, вблизи нерестилищ и иных местах; - захоронение опасных и радиоактивных отходов на водосборных площадях подземных водных объектов, используемых в качестве источников водоснабжения. При строительстве заводов механизированной переработки ТБО одним из экономических показателей является наличие гарантированных потребителей компоста (органического удобрения или топлива) в радиусе до 20 км. При строительстве завода по сжиганию ТБО с утилизацией тепловой энергии является гарантированное (круглосуточное и круглогодичное) потребление тепловой энергии. При строительстве полигонов складирования ТБО важнейшими условиями являются следующие: - наличие свободного участка с основанием на водоупорных грунтах; - уровень грунтовых вод ниже 3 м от поверхности площадки; наличие грунта или инертных отходов для изоляции ТБО; - получение разрешения на высоту складирования (свыше 20 м); - размещение полигона на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО. При выборе участка под полигон складирования ТБО должна быть проведена не только геологическая оценка территории, но и экономическая вариантность проработки полигона. Для каждого варианта подбирают земельный участок и устанавливают транспортные затраты по вывозу отходов, сроки действия полигона, обоснованные на обеспечение потребителей компоста. Наиболее распространенными методами обработки и захоронения БО являются следующие. Закрытые свалки — метод, позволяющий обрабатывать большие объемы БО при относительно малом воздействии на окружающую среду. При этом методе исключаются попадание фильтра в подземные горизонты, горение и пожары, однако отсутствует утилизация продуктов БО. Открытые свалки — неконтролируемый сброс отходов, без уплотнения, изоляции, чаще всего «диким» способом. Самый неэффективный, но вместе с тем самый распространенный метод. Отходами завалены все проезжие дороги поселков, опушки лесов, поляны и овраги.

     Организованные  полигоны отходов— это более современный  метод захоронения отходов, но рассчитан  на длительное отторжение площадей, поэтому  его нельзя признать перспективным. Данный метод вмещает достоинства  закрытой свалки, но при этом утилизирует так называемый биогаз — метан (55... 60%), образующийся в теле полигона вследствие анаэробной биодеструкции органических веществ. С каждой тонны БО образуется до 200 м3 газа, отводимого системой горизонтальных дырчатых труб в газгольдер и затем используемого в топливных или энергетических установках. Отечественного опыта не имеется. Отходы при таком методе не включаются в круговороты вещества и энергии и, следовательно, ведут к дополнительной антропогенной нагрузке на окружающую природную среду, к снижению ее экологической устойчивости.

     Прессование — это разделение отходов на твердые  и жидкие компоненты с последующей  их переработкой давлением 80 МПа. Получаемые при таких параметрах обработки  твердые отходы имеют объемную массу  около 1000 кг/м3 и могут найти применение в строительстве.

     Компостирование — это биохимический процесс  обезвреживания отходов. Его достоинства  заключаются в наиболее сокращенном  сроке (до 6 сут) переработки отходов  и получении биотоплива и компоста, используемого в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Технологический процесс осуществляется во вращающихся барабанах диаметром 3... 3,5 м и длиной 20 м и требует соблюдения режимных параметров: температуры, влажности, длительности перемешивания, сушки.

     Пиролиз — обезвреживание отходов — происходит в условиях дефицита кислорода и при температуре 600...800 °С, что приводит к термическому разложению отходов и их обезвреживанию. Следует отметить, что отечественного опыта применения метода пиролиза отходов нет. Однако пиролиз привлекателен в случае использования образующегося тепла для выработки тепловой или электрической энергии, а также для защиты атмосферы от газов и твердых выбросов.

     Методы  полевого компостирования ТБО целесообразно  применять в городах с населением до 500 тыс. чел. как наиболее простой и дешевый метод обезвреживания и переработки отходов. Технология этого метода заключается в компостировании отходов в открытых штабелях. Применяют две принципиальные схемы полевого компостирования: с предварительным дроблением ТБО и без предварительного дробления. В первом случае для измельчения твердых отходов используют специальные дробилки, во втором — измельчение за счет многократного перелопачивания материала. Не-измельченные фракции отделяют на контрольном грохоте (устройство для механической сортировки сыпучих материалов по крупности частиц просеиванием их через колосники, решетки и сита). Установки, оснащенные дробилками для предварительного измельчения, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства. Сооружение и оборудование полевого компостирования должны обеспечить прием и предварительную подготовку отходов, биотермическое обезвреживание и окончательную обработку компоста. Отходы разгружают в приемный бункер или на ровную площадку. Затем бульдозером или грейдерным краном формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования. Для повышения активности биотермического процесса наряду с перелопачиванием и принудительной аэрацией производят увлажнение материала. Зрелый компост перед отправкой потребителю направляют на грохот, где его очищают от крупных фракций. Из отходов и компоста электромагнитным сепаратором извлекают черный металлолом.

     Современное экономическое положение России не позволяет надеяться на улучшение положения дел с утилизацией отходов и применять какие-либо эффективные технологии. Наиболее доступным методом складирования ТБО является метод «Эколандшафт», представляющий собой совокупность современных инженерных и биоинженерных технологий. В рамках этого метода применяются различные материалы: габионные и армогрунтовые конструкции; различные геосинтетические материалы (геотекстили, геомембраны, геосетки), применяемые для дренажа, гидроизоляции, армирования грунтов; биоинженерные технологии (метод экстремального озеленения, биоматы и биотекстили из растительного волокна).

     Метод «Эколандшафт» позволяет эффективно решать целый ряд проблем, возникающих  при создании, эксплуатации и рекультивации  полигонов ТБО, в том числе: - укрепление бортов с помощью габионных конструкций; - гидроизоляция бортов и днищ с  помощью пластиковых геомембран и геотекстиля; - создание дренажных и газоотводных систем; - поверхностное водоотведение с помощью нагорных канав и лотков, выполненных из матрасов Рено (плохая разновидность габионов); - очистка загрязненных вод; - рекультивация полигона. Последнее мероприятие включает в себя: засыпку глинистым грунтом, уплотнение и гидроизоляцию поверхности свалочных грунтов, проведение озеленения с использованием метода экстремального озеленения биоматами и биотекстилем, очистку прилегающих к полигону территорий. Технологические методы, основанные на сжигании отходов, реализованы достаточно широко в ряде зарубежных стран, в том числе во Франции, ФРГ, Италии и др., но они выделяют большое количество диоксинов, и их влияние распространяется на расстояние до 1 км с превышением допустимого в три раза.

     В США отмечено, что при сжигании 1 кг ПВХ, содержащихся в бытовых  отходах, в атмосферу выбрасывается 40 мкг диоксинов. Этого количества хватит, чтобы отравить почти 2 км3 воздуха. В России также имеются мусоросжигательные заводы, но они построены без учета морфологического состава отходов и других характеристик: плотности (кг/м3), влажности (%), зольности (%). Например, стекло дает 95...97% зольности, а пищевые отходы — 5...40%. Поэтому такие заводы являются энергетически затратными и не оправдывают себя. Термический метод обезвреживания и утилизации отходов заключается в горении неподготовленных отходов в топках мусоросжигательных котлов и подготовленных отходов (освобождение от балластных отходов, составляющих относительно стабильный фракционный состав) в топках энергетических котлов или цементных печах. Термический процесс происходит при подводе тепла (эндотермический процесс). При пиролизе отходов (метод основан на способности органической массы отходов при нагревании в инертной среде выделять продукты СО, С02, Н2, СН4 и др.) протекают связанные между собой процессы — сушка, сухая перегонка (пиролиз), газификация, а также взаимодействие исходных горючих компонентов отходов с газообразными продуктами. Одним из основных приемов предотвращения воздействия, не только методом пиролиза, но и методом организованных полигонов по захоронению отходов на городскую среду является устройство санитарной зоны не менее 500 м с посадками на ней деревьев и кустарников. Утилизация отходов в производстве строительных материалов. С 1970 -х гг. ученые Тульского государственного университета работают над проблемами утилизации различных отходов в производстве строительных материалов и изделий.