63. Защита урбанизированных и природных зон от опасного воздействия техносферы.

1. Защита атмосферного воздуха от выбросов

Средства защиты атмосферного воздуха от выбросов объ­ектов экономики, средств транспорта и т.п. включают:

очистку выбросов от примесей в специальных аппара­тах и устройствах перед поступлением газов в атмосферу;

рассеивание очищенных выбросов в атмосферном воз­духе.

Для очистки отходящих газов от примесей нашли свое применение следующие аппараты и устройства:

сухие пылеуловители (циклоны, фильтры, электро­фильтры, рукавные фильтры, адсорберы);

аппараты мокрой очистки (скрубберы Вентури, бар- ботажно-пенные пылеуловители, туманоуловители, абсор­беры, хемосорберы); аппараты термической и каталитической нейтрализа­ции газовых выбросов.

Для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидко­сти применяют различные фильтры. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перего­родках при движении через них дисперсных сред.Классификация фильтров основана на типе фильтровой перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тон­кости очистки и др.

Аппараты мокрой очистки работают по принципу осажде­ния частиц пыли на поверхность либо капель, либо пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Метод абсорбции — очистка газовых выбросов от газов и паров основан на поглощении последних жидкостью. Для этого используют абсорберы. Решающим условием для при­менения метода абсорбции является растворимость паров или газов в абсорбенте. Так, для удаления из технологических выбросов аммиака, хлоро- или фтороводорода целесообразно применять в качестве абсорбента воду.

Термическая нейтрализация основана на способности горю­чих газов и паров, входящих в состав вентиляционных или технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ. Для этого метода используют нейтрали­заторы. Различают три схемы термической нейтрализации: прямое сжигание; термическое окисление; каталитическое дожигание.

Системы рассеивания выбросов. Процесс организованного выброса и распространения загрязняющих веществ в атмосфер­ном воздухе зависит от ряда факторов. К ним прежде всего относятся следующие параметры выбрасываемых газов:

мощность выброса. По мощности выброса источники делятся на мощные, крупные и мелкие. К мощным источни­кам относятся, например, металлургические и химические заводы, заводы строительных материалов, тепловые элек­тростанции. К мелким источникам относятся небольшие котельные, предприятия местной и пищевой промышленно­сти, трубы печного отопления;

температура выбрасываемых газов. Источники условно называют нагретыми, если температура выбрасы­ваемой газовой смеси выше 50 °С, и холодными при более низкой температуре;

высота выброса. Весьма важными являются также геометрические параметры системы выброса и ее располо­жение в пространстве. По высоте выбросов источники клас­сифицируются на высокие (выше 50 м), средней высоты (от 10 до 50 м), низкие (2—10 м) и наземные (высотой менее 2 м);

4).геометрическая форма источника: точечная, линей­ная, плоская. Точечный источник выбрасывает загрязняющие вещества в атмосферу из отверстия; линейный источник — из щели или из ряда линейно расположенных отверстий; пло­ский источник выбрасывает загрязнения с площади.

Защита гидросферы от стоков

Допустимый состав сточных вод. Для реализации защиты гидросферы необходимо знать прежде всего источники загряз­нения и их характеристики. Основными источниками загрязнения водоемов явля­ются производственные, бытовые и поверхностные сточ­ные воды. Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Сточные воды сварочных, монтажных, сборочных, испытательных цехов содержат меха­нические примеси, маслопродукты, кислоты и тому подоб­ные вещества в значительно меньших концентрациях, чем в рассмотренных видах цехов и участков.

Бытовые сточные воды содержат крупные примеси (остатки пищи, тряпки, песок, фекалии и т.п.), примеси органического и минерального происхождения в нерастворенном, коллоид­ном и растворенном состояниях, а также различные, в том числе болезнетворные, бактерии. Концентрация указанных примесей в бытовых сточных водах зависит от степени их разбавления водопроводной водой.

Способы и методы очистки сточных вод. Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физико­химические и биологические методы. Выбор метода зависит от множества факторов, в частности, от требований к каче­ству очищенных сточных вод, от места расположения пред­приятия и т.д.

Механическая очистка. В сооружениях для механиче­ской очистки сточных вод (рис. 13.8) сначала отделяются наиболее крупные загрязнения на решетках и ситах, устанав­ливаемых в голове очистных сооружений, а затем в песколов­ках из сточных вод выпадают взвеси с размером фракции, как правило, более 0,15—0,2 мм. Основное количество взвешен­ных веществ удаляется в отстойниках.

Химические методы очистки. К химическим методам очи­стки сточных вод чаще всего относят нейтрализацию, окисле­ние и восстановление. Эти методы применяют для удаления растворенных веществ перед подачей воды на биологическую очистку.

Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, ней­трализуются путем смешивания кислых и щелочных стоков, добавлением реагентов, подаваемых в различных агрегатных состояниях. При этом количество добавляемого реагента опре­деляется доведением pH сточных вод до значения 6,5—8,5.

Для проведения процесса окисления используют различ­ные окислители, в том числе хлор, гипохлориты натрия и каль­ция, кислород, озон и т.п. Окисление озоном позволяет в ряде случаев успешно очищать сточные воды от фенола, нефтепро­дуктов, мышьяка и других токсичных веществ.

Физико-химические методы очистки. Методы физи­ко-химической обработки сточных вод обычно включают флотацию, адсорбцию, ионный обмен и др. Схема процесса пневматической флотации показана на рис. 13.9.

В последние годы флотация широко используется для очистки вод от ПАВ. Применение пневматических флото- машин наиболее распространено при флотации тонкозер­нистых пульп и оборотных жидкостей. Аэрация жидкостей в этом случае осуществляется путем пропускания воздуха или какого-либо газа через различные пористые элементы, например керамику, пористую резину.

Биологическая очистка. Наиболее широко распростра­ненным способом очистки сточных вод является биологи­ческий, который известен уже более 100 лет. В современных способах биологической очистки использованы все известные особенности микроорганизмов. При такой очистке сточные воды после механической и, возможно, физико-химической очистки смешивают с активным илом. Смешение осуществ­ляют в специальных сооружениях — аэротенках, представля­ющих собой открытые емкости достаточно большого объема с расположенными в них аэраторами барботажного, механи­ческого, струйного или другого типа. В результате достаточно длительного контактирования (в течение 10—36 ч) микроор­ганизмов с водой в условиях аэрации воздухом происходит биоразложение органических примесей, не удаленных на пре­дыдущих стадиях очистки.

Очистка поверхностных сточных вод. Для исключе­ния загрязнения почв и грунтов и подземного водоносного горизонта на территории промышленных предприятий, в том числе предприятий энергетики (ТЭЦ, ГРЭС и т.д.) и транс- порта (автотранспортные подразделения, мойки автомоби­лей, и др.), должны быть в обязательном порядке сооружены локальные очистные установки поверхностных сточных вод. Такие установки, как правило, включают в себя следующие части: приемную решетку, песколовку, отстойники, флота­тор, фильтры доочистки. Эффективность работы локальных очистных сооружений поверхностных сточных вод во многом зависит от технического уровня устройств, с помощью кото­рых происходит извлечение нефтепродуктов.

Защита ЗЕМЕЛЬ и почвы от загрязнения

Решение проблемы защиты почв от загрязнения имеет специфические особенности:

основные источники загрязнения почвы — осаждение выбросов промышленных предприятий и средств транспорта, а также загрязнения от мест ликвидации и захоронения про­мышленных и бытовых отходов;

в почве происходит накопление веществ, поскольку она является малоподвижной средой и миграция загрязне­ний в почве происходит гораздо медленнее, чем в атмосфере и гидросфере;

влияние загрязнения почвы на человека проявляется косвенно через качество сельскохозяйственной продукции, а влияние на фауну и флору — непосредственное;

характер и степень влияния загрязнения почв на чело­века и биосферу изучено много хуже, чем влияние загрязне­ний атмосферы и гидросферы.

Нормирование химического загрязнения почв. Оно осуществляется по предельно допустимым концентрациям (ПДК_п). Концентрация химического вещества (мг) в пахот­ном слое почвы (кг) не должна вызывать прямого или косвен­ного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую спо­собность почвы.

Защита почвы от загрязнения. Она достигается за счет снижения процессов седиментации веществ из атмосферы и рационального использования удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве.

В последние годы многие страны стремились к сокра­щению применения пестицидов. Статистические данные показывают, что за последние десятилетия использование сократилось более чем на 70%.

Радикальное решение проблемы защиты земель от избы­точного потребления природных ресурсов и отходов воз­можно при разработке новых технологий и малоотходных производств. Однако в настоящее время для защиты земель используют сбор отходов с их последующей утилизацией или захоронением.

В нашей стране за счет использования вторичного сырья производится 30% стали, 25% бумаги, 20% цветных металлов. Однако существуют пределы в утилизации отходов. По мере увеличения доли вторичного сырья в материальных циклах идет накопление примесного вещества. Например, в стали, выплавленной из металлолома, накапливается медь, цинк, кобальт. При увеличении степени утилизации отходов тре­буется большие затраты энергии на очистку и сепарацию дан­ного вида отходов. Из этой закономерности следует вывод о принципиальной недостижимости 100% утилизации отхо­дов, создания абсолютно безотходного производства.

Полигон ПО является природоохранным объектом, вклю­чающим:

завод по обезвреживанию и утилизации токсичных ПО;

гараж специализированного автотранспорта;

участок захоронения неутилизируемых токсичных отхо­дов;

сооружения очистки поверхностных вод, хозяйствен­но-бытовой канализации и дренажа.

Наиболее распространенными методами обезвреживания отходов в настоящее время являются:

для отходов органического происхождения сжигание при высоких температурах 900—1100 °С (при наличии гало­геносодержащих соединений до 1200—1400 °С), при этом методе большая часть всех токсичных отходов обезврежи­вается, а объем несгоревших остатков может быть доведен до 10% их первоначального объема;

для неорганических веществ — физико-химическая обработка в несколько стадий, которая приводит к образо­ванию безвредных, нерастворимых в воде соединений.

Технологии переработки неорганических отходов основы­ваются на механических, биохимических процессах. В реаль­ной технологии обезвреживание и утилизация токсичных отходов сочетается с различными методами воздействия на них.

Полигон Твердые бытовые отходы (ТБО) — наиболее простое и дешевое сооруже­ние, которое устраивают там, где основанием могут служить глины и тяжелые суглинки. Основная масса ТБО вывозится на такие свалки, которые являются источниками загрязне­ния почвы, грунтовых вод и атмосферы, служат рассадни­ком мух и крыс.

Мусоросжигательные заводы получили значительное распространение в странах с высокой плотностью населения и дефицитом свободных площадей (ФРГ, Япония, Швейца­рия и др.).

Мусороперерабатывающие заводы, работающие по тех­нологии аэробного биотермического компостирования, экс­плуатируются во многих европейских странах, а также в крупных городах РФ (Санкт-Петербурге, Москве, Ниж­нем Новгороде, Тольятти). При этой технологии ТБО обез­вреживаются и превращаются в компост — органическое удобрение, используемое, например, для городского озеле­нения или в качестве биотоплива для теплиц.

Защита от радиоактивных отходов

Классификация радиоактивных отходов. Радиоактивные

отходы по агрегатному состоянию подразделяются на жид­кие, твердые и газообразные.

К жидким радиоактивньш отходам относятся не подле­жащие дальнейшему использованию органические и неор­ганические жидкости, пульпы и шламы, в которых удельная активность радионуклидов более чем в 10 раз превышает зна­чения уровней вмешательства при поступлении с водой, при­веденные в приложении к НРБ—99.

К твердым радиоактивньш отходам относятся отработав­шие свой ресурс радионуклидные источники, не предназна­ченные для дальнейшего использования материалы, изделия, оборудование, биологические объекты, грунт, а также отверж­денные жидкие радиоактивные отходы, в которых удельная активность радионуклидов больше значений, приведенных в приложении к НРБ — 99, а при неизвестном радионуклид­ном составе удельная активность (кБк/кг) больше:

100 — для источников бета-излучения;

10 — для источников альфа-излучения;

1,0 — для трансурановых радионуклидов.

К газообразным радиоактивным отходам относятся не под­лежащие использованию радиоактивные газы и аэрозоли, образующиеся при производственных процессах с объемной активностью, превышающей допустимую объемную актив­ность, значения которой приведены в НРБ—99.

Система обращения с жидкими и твердыми радиоактив­ными отходами включает их сбор, сортировку, упаковку, вре­менное хранение, кондиционирование (концентрирование, отверждение, прессование, сжигание), транспортирование, длительное хранение и (или) захоронение.

Сбор радиоактивных отходов должен производиться в спе­циальные сборники непосредственно в местах их образования отдельно от обычных отходов с учетом следующих аспек­тов: 1) категории отходов; 2) агрегатного состояния (твер­дые, жидкие); 3) физических и химических характеристик;

природы (органические и неорганические); 5) периода полураспада радионуклидов, находящихся в отходах (менее 15 сут, более 15 сут); 6) взрыво- и огнеопасности; 7) приня­тых методов переработки отходов.

Для первичного сбора твердых радиоактивных отходов могут быть использованы пластикатовые или бумажные мешки, которые затем загружаются в сборники — контейнеры. Для временного хранения и выдержки сборников с радиоак­тивными отходами, создающими у поверхности дозу гамма-из­лучения более 2 мГр/ч, должны быть специальные защитные колодцы или ниши. Извлечение сборников отходов из колод­цев и ниш необходимо производить с помощью специальных устройств, исключающих переоблучение обслуживающего персонала.

Жидкие радиоактивные отходы должны собираться в специальные емкости. Их следует, по возможности, кон­центрировать и отверждать там, где они образуются или в специализированной организации по обращению с радиоак­тивными отходами, после чего направлять на захоронение.

В организациях, где возможно образование значитель­ного количества жидких радиоактивных отходов (более 200 л в день), проектом должна быть предусмотрена система спецка- нализации. В спецканализацию не должны попадать нерадио­активные стоки. Запрещается сброс жидких радиоактивных отходов в хозяйственно-бытовую и ливневую канализацию, водоемы, поглощающие ямы, колодцы, скважины, на поля оро­шения, поля фильтрации, в системы подземного орошения и на поверхность Земли.

Временное хранение радиоактивных отходов различных категорий должно осуществляться в отдельном помещении, либо на специально выделенном участке, оборудованном в соответствии с требованиями, предъявляемыми к помеще­ниям. Хранение радиоактивных отходов следует осуществ­лять в специальных контейнерах.

Радиоактивные отходы, содержащие радионуклиды с периодом полураспада менее 15 сут, собираются отдельно от других радиоактивных отходов и выдерживаются в мес­тах временного хранения для снижения активности до уров­ней, не превышающих допустимых значений. После такой выдержки твердые отходы удаляются, как обычные промыш­ленные отходы, а жидкие отходы могут использоваться в сис­теме оборотного хозяйственно-технического водоснабжения или сливаться в хозяйственно-бытовую канализацию.

Сроки выдержки радиоактивных отходов с содержа­нием большого количества органических веществ (трупы экспериментальных животных и т.п.) не должны пре­вышать 5 сут в случае, если не обеспечиваются условия хранения (выдержки) в холодильных установках или соот­ветствующих растворах.