Основные направления инженерной защиты окружающей среды

          Особое место занимает проблема  утилизации твердых бытовых отходов (ТБО). Значимость этой проблеме придает то обстоятельство, что от эффективности этого процесса во многом зависит санитарное состояние практически всех населенных территорий, особенно городов. Для планирования переработки ТБО нужно знать их состав. Задача не простая, так как содержание компонентов различается по городам и характеризуется довольно интенсивной динамикой изменения состава во времени. В среднем в городах нашей страны основные составные части ТБО таковы (в % по массе): бумага - 30...40%; пищевые отходы - 30...40%; металлы - 2...4%; дерево - 1,5...3,0%.

          Второе место по объему уничтажаемого  ТБО занимает их сжигание в  печах самых различных конструкций.  Недостатком этого метода является  даже не столько его высокая  стоимость, сколько опасность  вторичного загрязнения окружающей среды (в частности, атмосферного воздуха) токсичными веществами.

          На сегодня сжигание - основной  метод утилизации и самого  крупнотоннажного твердого отхода, образующегося в крупных городах, - осадка очистных сооружений. Чтобы подготовить эти отходы к сжиганию, их сгущают и обезвоживают, применяя этого значительные количества дорогостоящих химических веществ (флокулянтов и коагулянтов) и самое разнообразное оборудование (например, вакуум-фильтры, центрифуги). Иногда в процессе подготовки осадка к сжиганию его смешивают с ТБО и затем уже сжигают смесь. Осадок городских очистных сооружений содержит значительное количество органических веществ [ 11 ].

           Одним из массовых загрязнений почвы являются твердые бытовые отходы (ТБО). На каждого городского жителя в течение года образуется около 500 кг твердых бытовых отходов, из них 52 кг - полимерные. 
Проблема обезвреживания, утилизации или ликвидации ТБО является актуальной до настоящего времени. Многочисленные городские свалки, занимающие десятки и сотни гектаров земли, являются источниками едкого дыма во время сжигания бытового мусора и загрязнения подземных вод из-за просачивания вредных веществ в грунтовые воды. Поэтому в последние годы уделяется большое внимание разработке способов утилизации или уничтожения твердых бытовых отходов. 
           Ориентировочный состав ТБО городов Российской Федерации включают следующие компоненты (% мас.): пищевые отходы - 33-43; бумага и картон - 20-30; стекло -5-7; текстиль 3-5; пластмасса - 2-5; кожа и резина - 2-4; черный металл - 2-3,5; дерево - 1,5-3; камни - 1-3; кости - 0,5-2; цветные металлы - 0,5-0,8; прочие - 1-2.

           В настоящее время известны следующие способы обезвреживания, утилизации и ликвидации ТБО: 
- складирование на полигоне; 
- аэробное биотермическое компостирование; 
- сжигание на специальных мусоросжигательных заводах.

          Основным способом обезвреживания ТБО как за рубежом, так и в Российской Федерации является складирование на полигонах. Для создания полигона выделяют земельный участок площадью 20-40 гектаров с глинистой или тяжелой суглинистой почвой. Выбор такой почвы обусловлен следующим. Дождевые и талые воды проходят через слой твердых бытовых отходов толщиной в несколько десятков метров, извлекают из него растворимые вредные компоненты и образуют сточные воды полигона. Глинистые и суглинистые почвы препятствуют проникновению таких сточных вод в пласты подземных вод. Срок эксплуатации полигона составляет 15-20 лет. Полигон должен располагаться не ближе 500 м от жилой постройки и не дальше 500 м от дороги с твердым покрытием.

Наиболее перспективной  является утилизация ТБО на заводах, работающих по технологии аэробного биотермического компостирования. При этом ТБО обезвреживаются и превращаются в компост, который представляет собой органическое удобрение, содержащее азот, фосфор, калий и микроэлементы. В результате превращения в компост составные элементы ТБО вовлекаются в естественный круговорот веществ в биосфере. В России по биотермическому компостированию ТБО действуют в Нижнем Новгороде и Санкт - Петербурге. Производительность такого завода достигает 1 млн. куб.м. ТБО в год. 
 Среди способов обезвреживания твердых бытовых отходов большое внимание уделяется их ликвидации путем сжигания в специальных печах. В то же время обычные процессы сжигания твердых бытовых отходов сопровождается образованием сильно токсичных газообразованых веществ, в том числе и диоксидов. 
        Весьма перспективным считается сжигание ТБО в расплавах металлов или в расплавленном шлаке. Преимущество этого способа заключается в том, что из-за высокой температуры таких расплавов разложение твердых бытовых отходов происходит очень быстро и полностью, а минеральные составляющие расплавляются и переходят в шлак [ 8 ].

 

 

 

 

 

 

3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНЖЕНЕРНФЫХ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ В ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

           Проблема защиты окружающей среды является одной из важных задач человечества. В целях защиты окружающей среды (ЗОС) работа промышленности должна быть организована так, чтобы образующиеся отходы превращались в новые продукты. Охрана природы требует, чтобы производство совершенствовалось, а отходы утилизировались; все процессы создавались на основе малоотходной и безотходной технологии. Применение малоотходной и безотходной технологии позволит не только решить проблему ЗОС, но одновременно обеспечит высокую экономическую эффективность производства.

         Безотходная технология является наиболее активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия предприятий. Под понятием «безотходная технология» следует понимать комплекс мероприятий в технологических процессах, который на данном этапе развития общества должен включать:

1) совершенствование технологических  процессов и разработку нового оборудования с меньшим уровнем выбросов и сбросов вредных веществ (ВВ) и отходов в окружающую среду;

2) замена токсичных отходов  на нетоксичные;

3) обеззараживание отходов;

4) замена неутилизируемых  отходов на утилизируемые;

5) применение пассивных  методов защиты окружающей среды.

          Пассивные методы защиты окружающей среды включают комплекс мероприятий по ограничению выбросов/сбросов с последующей утилизацией или захоронением отходов. К их числу относятся:

− очистка сточных вод и газовых выбросов от вредных примесей;

− захоронение токсичных и радиоактивных отходов;

− рассеивание ВВ в атмосфере;

− снижение уровней энергетического загрязнения среды обитания человека.

           Важная роль в ЗОС отводится мероприятиям по рациональному размещению источников загрязнения, а именно:

− вынесение предприятий из крупных городов и сооружение новых в малонаселенных районах;

− расположение их с учетом топографии местности и розы ветров;

− установление зон санитарной охраны (ЗСО), санитарно-защитных зон

(СЗЗ), зон наблюдения (ЗН);

− рациональная застройка городов, обеспечивающая оптимальные экологические условия для человека и зеленых насаждений.

          Многолетний опыт эксплуатации различного назначения предприятий позволил выработать следующую схему экологизации «старого типа технологий» и решения проблем защиты окружающей среды:

а) для действующих предприятий:

− проводится инвентаризация источников загрязнения и анализ качества внутрипроизводственной и внешней среды;

− на основании сравнения полученных результатов анализа с нормативами делается вывод о технической и экологической безопасности предприятия для персонала и окружающей среды;

− в случае обнаружения признаков сверхнормативного воздействия производственных процессов и предприятия в целом на человека и окружающую

среду разрабатывают и  реализуют более эффективные  мероприятия по их модернизации;

б) для проектируемых предприятий, производств:

− проводится изучение и анализ закладываемых в проект технологических режимов и особенностей производственных процессов, источников всевозможных выделений загрязняющих веществ в окружающую среду и оценка их качественных и количественных характеристик;

− разрабатывается проектная документация с оценкой воздействия от-

дельных процессов и предприятия  в целом на окружающую среду, делается вывод о достаточности или  необходимости совершенствования  проектных решений по защите человека и окружающей среды от возможных  негативных воздействий эксплуатации предприятия;

− по результатам этих исследований производится корректировка проектных решений;

− после пуска производства в эксплуатацию проводится проверка его эко-

логической безопасности по схеме действующего предприятия [ 9 ].

          Рост населения планеты в сочетании  с постепенным исчерпанием имеющихся  природных ресурсов и наблюдаемыми  опасными экологическими изменениями выдвинул в 90-е гг. на передний план задачу поиска путей

перехода к устойчивому  социально-экономическому развитию в  масштабах всей планеты на основе совместных усилий мирового сообщества и более широкого использования  передовых технологических достижений. В первые десятилетия XXI в. актуальность этой задачи сохранится и даже возрастет  в связи с неравномерностью распределения  ресурсов и темпов экономического роста  в разных странах, а также в  связи с неизбежностью дальнейшего  увеличения техногенной нагрузки на окружающую среду.

          На первое место к 2025 г., по прогнозам специалистов, выйдет проблема эффективного контроля за приростом населения планеты. Среди новых

приоритетов к этому времени  появятся также управление природными и инициированными человеком  экологическими процессами; предупреждение непредсказуемых последствий широкого использования биотехнологий; водное право и борьба с загрязнением мирового океана; контроль за экспортом вредных для окружающей среды технологий; транспортировка и хранение опасных для человека и природы отходов жизнедеятельности и промышленного производства; снижение уровня шумового загрязнения окружающей среды.

          Наряду с этим сохранят свое значение и такие приоритеты: предотвращение глобального потепления и его последствий; предупреждение загрязнения окружающей среды и космического пространства различными, в том числе радиоактивными, отходами; обеспечение устойчивого сельскохозяйственного производства; борьба с истощением лесного покрова планеты и

эрозией почв. Благодаря  появлению новых материалов расширятся возможности для микроминиатюризации приборов и оборудования (обеспечение потребностей нанотехнологий и конструирование более мелких устройств практического назначения для микро- и молекулярной электроники, диагностики и медицины).

           Будут созданы и найдут практическое применение в химии и ряде других отраслей народного хозяйства новые материалы с активными поверхностными свойствами. Это будет способствовать дальнейшему распространению мембранных технологий, в том числе их использованию для опреснения и очистки воды, а также для экстрагирования редких и особо ценных природных соединений.

         Обсуждаются перспективы создания и практического использования неоднородных по своим функциональным свойствам материалов (в том числе механическим, электрическим, тепловым и т. д.). Так, нелинейные оптические материалы на основе LiNbO₃ и других соединений могут найти применение при создании ультрафиолетовых лазеров для нужд литографии.

          В результате появления новых материалов ожидаются существенные изменения в технологии переработки и хранения пищевых продуктов. Будут решены в значительной степени, существующие на сегодняшний день в этой

области проблемы с загрязнением окружающей среды и утилизацией  упаковки.

          Улучшатся потребительские свойства синтетических материалов, применяемых в текстильной промышленности. В частности, ожидается, что к 2015 г. появится одежда, которая будет реагировать на изменение погоды.

          Особенно высокими темпами будет  увеличиваться использование энергии ветра и биомассы в индустриально развитых странах, входящих в ОЭСР.

Однако в общей структуре  мирового энергопотребления доля возобновляемых ресурсов останется к 2030 г. все еще незначительной. Что касается гидроэлектростанций, то их доля в генерации электричества, вероятно, снизится.

           Согласно другим прогнозам, значительные  изменения будут происходить  в обозримый период под давлением экологических проблем (усиления парникового эффекта, сильного загрязнения воздуха от автомобильного транспорта в городах и пр.). Основной путь преодоления этих проблем –

повышение эффективности  использования энергии на производстве, на транспорте, в строительстве, в  сфере услуг и в быту. Большие  надежды связываются здесь с применением новых интегрированных информационных

технологий с энергосберегающими функциями, в том числе элементов  и