3.3.2. Биотехнология в охране окружающей среды

В последние годы в экологической науке все больший ин­терес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явле­ний и эффектов с помощью микроорганизмов.

Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сооб­ществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и ин­формации.

Биотехнология нашла широкое применение в охране при­родной среды, в частности, при решении следующих приклад­ных вопросов:

- утилизации твердой фазы сточных вод и твердых быто­вых отходов с помощью анаэробного сбраживания;

- биологической очистки природных и сточных вод от ор­ганических и неорганических соединений;

- микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяже­лые металлы в осадках сточных вод;

- компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);

- создании биологически активного сорбирующего мате­риала для очистки загрязненного воздуха.

3.3.3. Критерии экологичности технологических процессов

Рациональная переработка минераль­ного сырья предполагает наиболее полное использование его исходных компонентов, переход на малоотходную и безотход­ную технологию производства. По количеству отходов, обра­зующихся в том или ином технологическом процессе, в значи­тельной мере можно судить об эффективности использования сырья. В то же время образование отходов является одним из основных факторов, определяющих масштабы вредного воз­действия производства на окружающую среду, следовательно, может служить показателем экологичности технологического процесса. Кроме количественной оценки отходов возникает не­обходимость учета их качества, позволяющего определить ток­сичность компонентов отходов и их опасность для окружаю­щей среды.

В настоящее время нет типовой методики, по которой мож­но было бы оценивать с учетом количества всех отходов эколо­гическое совершенство технологии. Вместе с тем в ряде отрас­лей народного хозяйства такие оценки проводятся по конкрет­ным видам производства.

В качестве примера приведем разра­ботанную В. Ремезом, А. Шубиным и другими методику по количественной оценке экологиче­ского совершенства химических процессов и удельного образо­вания отходов. Авторами предложен критерий экологичности К_ЭК, рассчитываемый по формуле

где m_i^ж, m_i^г,m_i^т — количество i-го токсичного компонента жидких, газооб­разных и твердых отходов соответственно, т/т продукта;

С_i^ж, С_i^г,С_i^т — концентрация i-го компонента в жидких, твердых, мг/дм³, и газообразных, мг/м³, отходах;

ПДК_i^ж — предельно допустимая концентрация i-го компонента в воде рыбохозяйственных водоемов, мг/дм ;

ПДК_i^г — предельно допустимая концентрация i-го компонента в воздухе населенных мест, мг/м³.

Для оценки токсичности твердых отходов предполагается использование ПДК^Ж, так как при хранении твердых отходов возможно их растворение в атмосферных осадках, сточных и грунтовых водах.

Как видно из формулы, критерий экологичности со­стоит из трех частей: параметров учета соответственно жидких газообразных, твердых отходов (А, В и С).

При расчете параметров А количество i-го компонента в жидких отходах m_i^ж определяется по формуле

где Q — количество жидких отходов; м³/ч; n — число рабочих дней в году; Р - выпуск продукции, т/год.

При расчете параметров А и В учитываются все источники жидких и газообразных отходов. Так, для газообразных выбро­сов для каждого j-го источника количество i-го токсичного компонента рассчитывается по формуле

где C_i^rj — концентрация i-го компонента в j-м источнике, мг/м³; V_j — объем выбросов в j-м источнике, м³/ч.

Количество i-го токсичного компонента, выбрасываемого с газообразными отходами j-м источником m_i^г определяется сум­мированием m_i^гj по j-му компоненту с учетом рабочего вре­мени:

Средняя концентрация i-го компонента в газообразных от­ходах C_i^г рассчитывается по уравнению

где Vj — общий объем вредных выбросов, м^э/ч.

Количество i-го токсичного компонента в твердых отходах определяется по формуле

где Т_т — количество твердых отходов, т/год; r_i— содержание i-го токсичного компонента (элемента) в твер­дых отходах, %.

Для идеальной (безотходной) технологии критерий К_эк должен быть близким к нулю.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные направления инженерной защиты окружающей природной среды.

2. Почему создание даже самых совершенных очистных сооружений не решает проблему загрязнения окружающей природной среды?

3. Оцените роль малоотходных и безотходных технологий в защите среды обитания от загрязнения.

4. При решении каких прикладных экологических вопросов находит применение биотехнология?

Вопросы для самостоятельного изучения

1. Почему даже совершенная охрана окружающей среды с помощью технических средств (“всеобщая очистка”) сама по себе не может решить проблем стабилизации глобальной экологической обстановки ?