29 Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства — создание малоотходной и безотходной технологии. Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду. В 1984 г. эта же комиссия ООН приняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология — это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы — производство — потребитель — вторичные ресурсы — таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Под безотходной технологией понимают также такой споб производства, который обеспечивает максимально полное пользование перерабатываемого сырья и образующихся при Тгом отходов. Более точным, чем «безотходная технология», ледует считать термин «малоотходная технология», так как в ¦финципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая тех-ологическая деятельность человека не может не производить тходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходное™ нереально (Реймерс, 1990), поскольку противоречит вто-му началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен (метафоричен). Технологию, позволяющую юлучить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, Называют малоотходной и на современном этапе развития на-но-технического прогресса она является наиболее реальной. Огромное значение для снижения уровня загрязнения ок-ужающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное спользование материальных ресурсов, т. е.рециркуляция. Так, шзводство алюминия из металлолома требует всего 5 % энер-затрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторич-ого сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одно-ременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосфе-у (Вронский, 1996). В комплекс мероприятий по сокращению до минимума ко-ичества вредных отходов и уменьшения их воздействия на ок-ужающую природную среду, по рекомендации различных авторов, входят: — разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод; — разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы; — создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
— создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.
Начальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования.
Оборотное водоснабжение
Оборотное водоснабжение — это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы.
Замкнутый цикл водопользования
Замкнутый цикл водопользования — это система промышдаогр водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе, осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы. Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новую экологическую технологию с заменой водоемких процесов безводными или маловодными. Прогрессивность новых технологических схем водоснабжея определяется тем, насколько в них уменьшилось, по сравняю с ранее действующими, водопотребление и количество щчных вод и их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объек-ным показателем несовершенства используемых техноло-еских схем. Разработка безотходных и безводных технологических пров — наиболее рациональный способ защиты окружаю-й среды от загрязнения, позволяющий значительно умень-ть антропогенную нагрузку. Однако исследования в этом правлении еще только начинаются, поэтому в различных [астях промышленности и сельского хозяйства уровень эко-гизации производства далеко не одинаков. В настоящее время в нашей стране достигнуты опреде-яные успехи в разработке и внедрении элементов экологией безопасной технологии в ряде отраслей черной и цвет-металлургии, теплоэнергетики, машиностроения, химической промышленности. Однако полный перевод промышленного и сельскохозяйственного производства на безотходно и безводную технологиии и создание полностью эколо-зированных производств сопряжены с весьма сложными 'блемами различного характера — организационными, нано-техническими, финансовыми и другими, и поэтому со-менное производство еще долгое время будет потреблять своих нужд огромное количество воды, иметь отходы и дные выбросы.
Активные методы защиты окружающей среды представляют собой
технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотход-
ных технологий.
Пассивные методы защиты окружающей среды включают комплекс мероприятий по ограничению выбросов промышленного производства с последующей утилизацией или захоронением отходов. К их числу относятся: очистка сточных вод от примесей; очистка газовых выбросов от вредных примесей; рассеивание вредных выбросов в атмосфере; глушение шума на путях его распространения; мероприятия по снижению уровней инфразвука, ультразвука и вибраций на путях их распространения; экранирование источников энергетического загрязнения окружающей среды; захоронение токсичных и радиоактивных отходов.
На современном этапе развития промышленности пассивные методы защиты окружающей среды играют существенную роль, они постоянно совершенствуются и широко внедряются в технологические и эксплуатационные циклы во всех отраслях народного хозяйства.
32
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их. Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода) Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей. Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве. Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности. Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования. Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки. В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах. В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила. Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.) Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.