Инженерная охрана окружающей природной среды

Использование очистных сооружений, даже самых эффективных, резко сокращает  уровень загрязнения окружающей среды, однако не решает этой проблемы полностью, поскольку в процессе функционирования этих установок тоже вырабатываются отходы, хотя и в  меньшем объеме, но, как правило, с повышенной концентрацией вредных  веществ. Наконец, работа большей части  очистных сооружений требует значительных энергетических затрат, что, в свою очередь, тоже небезопасно для окружающей среды.

Кроме того, загрязнители, на обезвреживание которых идут огромные средства, представляют собой вещества, на которые уже  затрачен труд и которые за редким исключением можно было бы использовать в народном хозяйстве.

Для достижения высоких эколого-экономических  результатов необходимо процесс  очистки вредных выбросов совместить с процессом утилизации уловленных веществ, что сделает возможным объединение первого направления со вторым.

Второе направление − устранение самих причин загрязнения, что требует разработки малоотходных, а в перспективе и безотходных технологий производства, которые позволяли бы комплексно использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для биосферы веществ.

Однако далеко не для всех производств  найдены приемлемые технико - экономические решения по резкому сокращению количества образующихся отходов и их утилизации, поэтому в настоящее время приходится работать по обоим указанным направлениям.

Заботясь о совершенствовании  инженерной охраны окружающей природной  среды, надо помнить, что никакие  очистные сооружения и безотходные  технологии не смогут восстановить устойчивость биосферы, если будут превышены допустимые (пороговые) значения сокращения естественных, не преобразованных человеком природных  систем, в чем проявляется действие закона незаменимости биосферы.

Таким порогом может оказаться  использование более 1% энергетики биосферы и глубокое преобразование более 10% природных территорий (правила одного и десяти процентов). Поэтому технические  достижения не снимают необходимости  решения проблем изменения приоритетов  общественного развития, стабилизации народонаселения, создания достаточного числа заповедных территорий и других, рассмотренных ранее.

Виды и принципы работы очистного оборудования и сооружений

Многие современные технологические  процессы связаны с дроблением и  измельчением веществ, транспортированием сыпучих материалов. При этом часть  материала переходит в пыль, которая  вредна для здоровья и наносит  значительный материальный ущерб народному  хозяйству вследствие потери ценных продуктов.

Для очистки применяют различные  конструкции аппаратов. По способу  улавливания пыли их подразделяют на аппараты механической (сухой и мокрой) и электрической очистки газов. В сухих аппаратах (циклонах, фильтрах) используют гравитационное осаждение  под действием силы тяжести, осаждение  под действием центробежной силы, инерционное осаждение, фильтрование. В мокрых аппаратах (скрубберах) это  достигается промывкой запыленного  газа жидкостью. В электрофильтрах осаждение на электроды происходит в результате сообщения частицам пыли электрического заряда. Выбор аппаратов зависит от размеров пылевых частиц, влажности, скорости и объема поступающего на очистку газа, необходимой степени очистки.

Для очистки газов от вредных  газообразных примесей используют две  группы методов − некаталитические и каталитические. Методы первой группы основаны на выведении примесей из газообразной смеси с помощью жидких (абсорберов) и твердых (адсорберов) поглотителей. Методы второй группы заключаются в том, что вредные примеси вступают в химическую реакцию и превращаются в безвредные вещества на поверхности катализаторов. Еще более сложный и многоступенчатый процесс представляет собой очистка сточных вод. Сточными водами называются воды, использованные промышленными и коммунальными предприятиями и населением и подлежащие очистке от различных примесей. В зависимости от условий образования сточные воды делят на бытовые, атмосферные (ливневые, стекающие после дождей с территорий предприятий) и промышленные. Все они содержат в той или иной пропорции минеральные и органические вещества.

Сточные воды от примеси очищают  механическими, химическими, физико- химическими, биологическими и термическими методами, которые, в свою очередь, подразделяются на рекуперационные и деструктивные.

Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку ценных веществ. При деструктивных методах вещества, загрязняющие воду, подвергают разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляют из воды в виде газов или осадков.

Механическую очистку применяют  при удалении твердых нерастворимых  примесей, используя методы отстаивания  и фильтрования с помощью решеток, песколовок, отстойников. Химические методы очистки применяют для удаления растворимых примесей с помощью  различных реагентов, вступающих в  химические реакции с вредными примесями, в результате чего образуются малотоксичные  вещества. К физико-химическим методам  относят флотацию, ионный обмен, адсорбцию, кристаллизацию, дезодорацию и т. д. Биологические методы считаются  основными для обезвреживания сточных  вод от органических примесей, которые  окисляются микроорганизмами, что предполагает достаточное количество кислорода  в воде. Эти аэробные процессы могут  протекать как в естественных условиях -- на полях орошения при фильтрации, так и в искусственных сооружениях -- аэротенках и биофильтрах.

Производственные сточные воды, не поддающиеся очистке перечисленными методами, подвергают термическому обезвреживанию, т. е. сжиганию, или закачке в глубинные  скважины (в результате чего возникает  опасность загрязнения подземных  вод). Указанные методы осуществляются в локальных (цеховых), общезаводских, районных или городских системах очистки.

Для обеззараживания сточных вод  от микробов, содержащихся в бытовых, особенно в фекальных, стоках, применяется  хлорирование в специальных отстойниках.

После того как решетки и прочие приспособления освободили воду от минеральных  примесей, микроорганизмы, содержащиеся в так называемом активном иле, «съедают»  органические загрязнения, т. е. процесс  очистки обычно проходит несколько  ступеней. Однако и после этого  степень очистки не превышает 95%, т. е. полностью устранить загрязнение  водных бассейнов не удается. Если к  тому же какой-либо завод спустит  в городскую канализацию свои сточные воды, не прошедшие предварительной  физической или химической очистки  от каких-либо ядовитых веществ на цеховых  или заводских сооружениях, то микроорганизмы в активном иле вообще погибнут и для возрождения активного ила может понадобиться несколько месяцев.

Следовательно, стоки данного населенного  пункта в течение этого времени  будут загрязнять водоем органическими  соединениями, что может привести к его эвтрофикации (эвтрофикация− обогащение рек, озёр и морей биогенами, сопровождающееся повышением продуктивности растительности в водоёмах). 

Одной из важнейших проблем охраны окружающей среды является проблема сбора, удаления и ликвидации или  утилизации твердых производственных отходов' и бытового мусора, которого приходится от 300 до 500 кг в год на душу населения. Она решается путем  организации свалок, переработки  мусора на компосты с последующим  использованием в качестве органических удобрений или в биологическое  топливо (биогаз), а также сжигания на специальных заводах. Специально оборудованные свалки, общее число которых в мире достигает нескольких миллионов, называются полигонами и представляют собой довольно сложные инженерные сооружения, особенно если речь идет о хранении токсичных или радиоактивных отходов. Под складирование более 50 млрд. т накопленных в России отходов занято250 тыс. га земельных угодий.

Заключение

 Виды загрязнения  окружающей природной среды и  направления ее охраны

Разнообразное вмешательство человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим  видам загрязнений, понимая под  ними любые нежелательные для  экосистем антропогенные изменения:

− ингредиентное (ингредиент − составная  часть сложного соединения или смеси) загрязнение как совокупность веществ, количественно или качественно  чуждых естественным биогеоценозам;

− параметрическое загрязнение (параметр окружающей среды − одно из ее свойств, например уровень шума, освещенности, радиации и т. д.), связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;

− биоценотическое загрязнение, заключающееся  в воздействии на состав и структуру  популяции живых организмов;

− стациально-деструкционное загрязнение (стация − место обитания популяции, деструкция − разрушение), представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования.

До 60-х годов нашего века под  охраной природы понималась в  основном защита ее животного и растительного  мира от истребления. Соответственно и  формами этой защиты было главным  образом создание особо охраняемых территорий, принятие юридических актов, ограничивающих промысел отдельных  животных, и т. п. Ученых и общественность волновали прежде всего биоценотическое и частично стациально-деструкционные воздействия на биосферу. Ингредиентное и параметрическое загрязнение, конечно, существовало тоже, тем более что об установке очистных сооружений на предприятиях и речи не шло. Но оно не было столь многообразным и массированным, как теперь, практически не содержало искусственно созданных соединений, не поддающихся естественному разложению, и природа с ним справлялась самостоятельно. Так, в реках с ненарушенным биоценозом и нормальной скоростью течения, не замедляемой гидротехническими сооружениями, под влиянием процессов перемешивания, окисления, осаждения, поглощения и разложения редуцентами, дезинфекции солнечным излучением и др. загрязненная вода полностью восстанавливала свои свойства на протяжении 30 км от источников загрязнения.

Конечно же, и раньше наблюдались  отдельные очаги деградации природы  в окрестностях наиболее загрязняющих производств. Однако к середине XX в. темпы ингредиентного и параметрического загрязнений возросли и качественный их состав изменился столь резко, что на значительных территориях способность природы к самоочищению, т. е. естественному разрушению загрязнителя в результате природных физических, химических и биологических процессов, была утрачена.

В настоящее время не происходит самоочищения даже таких полноводных  и протяженных рек, как Обь, Енисей, Лена и Амур. Что же говорить о  многострадальной Волге, естественная скорость течения которой в несколько  раз снижена гидротехническими  сооружениями, или реке Томь (Западная Сибирь), всю воду которой промышленные предприятия успевают забрать для  своих нужд и спустить обратно  загрязненной, как минимум, 3 -- 4 раза, прежде чем она доберется от истока до устья.

Способность почвы к самоочищению подрывается резким уменьшением  в ней количества редуцентов, происходящим под влиянием неумеренного применения пестицидов и минеральных удобрений, выращивания монокультур, полной уборки с полей всех частей выращенных растений и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1.Демина Т. А. Экология, природопользование, охрана окружающей  среды: Пособие для учащихся  старших классов общеобразовательных  учреждений. - М.Аспект Пресс, 1998.

2.Бажин Н.М. Атмосферный  метан и спад производства  в России.- М: Эко. 2005.  

3.Голуб А., Струкова Е.  Природоохранная деятельность в  переходной экономике/Вопросы экономики,2005.

4.Государственный доклад "О состоянии окружающей природной  среды Российской Федерации в  2003 году"/Зеленый мир,2003.

5. Данилов-Данильян В. И. (под ред.) Экология, охрана природы и экологическая безопасность./МНЭПУ, 2007

6.Иванько П.И.Экологическая  безопасность.М.:Аспект пресс,2005.

7.Карин П.Р. Экологический  бумеранг / Наука и жизнь. 2006.

8.Радышевский Д. Россия  вошла в мировое правительство  // «Московские Новости» №25, 2007г. 

9. Реймерс Н.Ф. Экология - М.: Россия Молодая, 2004.

10.Рубин Л.Н.Особо охраняемые природные территории. М.:Мысль , 2005.

11. Познавательная энциклопедия/Пер.с англ.Л.Яхнина. М.: TIME-LIFE,2007