Охрана окружающей среды.

Способы очистки сточные вод. Решение проблемы нейтрализации загрязненных стоков идет путем максимального сокращения сброса загрязненных стоков в водоемы и их эффективной очистки. При этом существует большое число комбинаций этих методов в зависимости от конкретных условий.

При очистке сточных вод широко используют способность рек к самоочищению, и многие водоочистные системы работают в комбинации с последующим разбавлением очищаемых стоков.

Имеется много способов очистки сточных вод, которые образуют три основные группы очистки: механической, биологической и физико-химической. Чаще всего все эти методы дополняют друг друга, а очищенные сточные воды идут на вторичное использование (орошение сельскохозяйственных культур, подпитку подземных вод и др.).

Механическая очистка стоков служит для удаления из них твердых и взвешенных частиц и обеспечивает нормальные условия для последующей ступени очистки — биологической. Взвешенные частицы удаляют путем отстаивания или фильтрации стоков. Этот способ очистки, как наиболее элементарный, сравнительно дешев, но не обеспечивает надежной очистки сложных многокомпонентных стоков современных городов.

Сущность биологической очистки состоит в том, чтобы искусственно воспроизвести естественные условия для значительно более быстрого, чем в природе, разложения химических соединений до элементарных форм, пригодных для ввода в биологический круговорот. При этом используют свойство почвы как более сильного окислителя и биологически активного элемента, чем вода, и устраивают земледельческие поля орошения или поля фильтрации, которые дают возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, благодаря внесению со сточными водами удобрений в виде органических соединений, а также соединений азота и фосфора.

Основной недостаток биологической очистки — ее малая пригодность для обеззараживания многих промышленных стоков (в частности, стоков анилинокрасочной промышленности, стоков, содер­жащих соли тяжелых металлов и др.), а также стоков, в которые входят биогенные вещества — сульфаты, нитраты. Поэтому все большее внимание уделяется созданию и внедрению физико-химических методов очистки (дистилляция, вымораживание, обратный осмос и др.).

Повторное использование сточных вод после трехступенчатой очистки может идти в разных направлениях, но наиболее перспективно использование стоков на орошение земель пригородной сельскохозяйственной базы.

Способность природных вод к самоочищению. Взаимосвязи городов с гидросферой в большой степени определяются способностью последней к самоочищению.

Самоочищение — сложный естественный процесс биологического обмена веществ, при котором действуют многообразные физические (адсорбция, коагуляция, дисперсия или седиментация веществ), химические (окисление, восстановление и превращение вещества) и биологические процессы, большинство которых связано с деятельностью микроорганизмов и их ферментных систем.

Борьба с шумом

Одно из важнейших условий застройки городов — борьба с городским шумом, отрицательное влияние которого на здоровье людей известно уже давно. Шум лишает городских жителей нормального отдыха и покоя, влияет на производительность труда, сказывается на качестве работы и производительности труда. Действуя на центральную нервную систему, шум вызывает изменение сердечной деятельности, повышение кровяного давления и общее утомление организма. Он ослабляет внимание и замедляет психические реакции, а также вредно влияет на органы зрения и слуха промышленных шумов и жилыми зданиями часто недостаточны. Как правило, оказываются недостаточными в городах расстояния между транспортными магистралями и жилыми домами, что приводит к созданию весьма тяжелых условий акустического дискомфорта в местах постоянного пребывания горожан. Снижение городских шумов, проникающих в здания и на территорию с нормируемым шумовым режимом, целесообразно осуществлять в проектах по планировке, застройке, озеленению и благоустройству городов на всех стадиях проектирования.

При отсутствии специальных средств шумоглушения жилая застройка должна располагаться на расстоянии не менее 150 м от края проезжей части скоростных дорог и дорог грузового движения, не менее 125 м от магистральных улиц общегородского значения, не менее 75 м от магистральных улиц районного значения и не менее 25 м от жилых улиц. При трассировке магистральных улиц и дорог следует использовать шумозащитные свойства рельефа местности, т.е. наличие оврагов, холмов, балок и т.п. Для обеспечения минимальных разрывов и рационального использования территории целесообразно размещать здания и соору­жения по отношению к источнику шума в соответствии с допустимыми для них санитарными нормами уровней звука; в первой, ближайшей к источнику шума, зоне следует размещать объекты с ненормируемым шумовым режимом (гаражи, автостоянки, склады, дворы магазинов и пр.); во второй зоне, на большем удале­нии — сооружения и территории, допускающие по санитарным нормам высокие и средние уровни звука (магазины, учреждения бытового обслуживания, спортивные площадки и т.д.), в зоне, наиболее удаленной от источника, следует располагать здания и территории, требующие значительного акустического комфорта (жилые здания, места тихого отдыха, больницы и пр.).

Минимальные разрывы между селитебными зонами и транспортными коммуникациями могут быть существенно сокращены устройством преграды на пути между источником шума и объектом, который подвергается этому воздействию. Как правило, для этого используют насыпи, экраны или сочетание того и другого. Шумозащитный эффект достигается и при прокладке дорог в выемке.

Экранами могут служить придорожные подпорные ограждающие и специальные защитные стенки, а также искусственные и естественные элементы рельефа местности — земляные валы, насыпи, холмы, откосы выемок, оврагов и т.д. В качестве экранов можно использовать также здания, в помещениях которых до­пускаются уровни звука более 40—50 дБ (здания предприятий торговли, бытового обслуживания, общественного питания и др.). Здания торгово-общественных центров и блоков обслуживания, размещаемые на границе жилых районов вдоль транспортных магистралей, целесообразно объединять в единые протя­женные комплексы, что позволяет использовать их в качестве эффективных шумозащитных экранов.

Шумозащитная эффективность экранов колеблется от 5 до 20 дБ в зависимости от их высоты, длины, расстояния между источником шума и экраном. Они могут применяться на тех участках скоростных дорог, магистральных улиц общегородского значения, где не будут нарушать окружающий городской ландшафт. Для уменьшения монотонности вида экранов могут использоваться окраска, посадка зеленых насаждений, криволинейное в плане очертание экранов и т.д.

Земляные валы обладают рядом преимуществ перед экранами-стенками. Стоимость сооружения валов в 2— 3 раза ниже затрат на строительство экранов-стенок. Для их создания могут использоваться излишки грунта, образующиеся при вертикальной планировке территории и строительстве фундаментов зданий. Декоративное озеленение их откосов придает магистралям живописный вид. В теле земляных валов можно располагать гаражи, коллекторы и другие сооружения. Однако из-за необходимости устройства пологих откосов (1:2, 1:1,5) для размещения валов требуются значительные площади, поэтому их применение целесообразно в основном в пригородных зонах.

Размещение магистральных улиц и дорог в выемках позволяет использовать их откосы в качестве шумозащитных экранов. Однако более эффективны комбинированные экраны, состояние из выемки или земляного вала со стенкой поверху.

Для защиты населения от транспортного и промышленного шумов при превышении норматива более чем на 28— 30 дБ наиболее целесообразно применение специальных шумозащитных или шумозащищенных жилых зданий.

По способам защиты от шума шумозащитные здания подразделяются на два основных типа:

дома со специальными архитектурно-планировочной структурой и объемно-пространственным решением;

дома, окна и балконные двери которых имеют повышенную звукоизолирующую способность и снабжены специальными вентиляционными устройствами, совмещенными с глушителями шума.

Шумозащитные сооружения: а — выемка: 6 — земляной вал: в— стенка:

г— шумозащитное здание.

Мероприятия по охране воздушного бассейна

Борьба за чистоту воздуха в городах ведется в нескольких направлениях и многими методами, которые условно можно разделить на пассивные и активные. К пассивным методам относятся те, которые обеспечивают относительную чистоту воздушного бассейна в данной местности (главным образом в местах концентрации людей), но не исключают выброс вредных веществ в атмосферу в целом. К активным относят способы, которые направлены на то, чтобы вообще не допускать выброс в атмосферу загрязняющих веществ или же существенно уменьшить их концентрацию в про­изводственных выбросах. Вследствие несовершенства или недостатков тех или иных приемов обычно применяют комбинацию нескольких методов, что обеспечивает наиболее эффективное ре­шение задачи.

Пассивные методы. К пассивным методам относят учет при размещении источников загрязнения особенностей местности, устройство санитарно-защитных зон, повышение высоты труб и др.

Учет конкретных особенностей местности (метеорологических, орографических и др.) при размещении промышленности может привести к меньшему загрязнению воздуха над городами, хотя и не гарантирует чистоту воздушного бассейна в целом. Основные задачи в этом отношении состоят в том, чтобы в районах с высоким, а тем более с опасным метеорологическим потенциалом загрязнения не размещать промышленные предприятия высокого класса санитарной вредности; размещать промышленные предприятия с наветренной стороны по отношению к городу; выбирать для городов хорошо проветриваемые склоны, свободные от явления инверсии и кумуляции загрязнений в приземном слое воздуха, избегая размещения застройки в котловинах и межгорных понижениях, и т.д. Особенно важное значение имеет размещение производственных объектов относительно селитебных территорий. Так, зоны, предназначенные для размещения наиболее благоприятных в экологическом отношении предприятий (I и II классы санитарной вредности), следует удалять от селитебной территории независимо от грузооборота промышленных предприятий. В непосредственной близости от селитебных территорий допустимо размещать пред­приятия III—V классов санитарной вредности независимо от их грузооборота и V класса санитарной вредности, требующих устройства железнодорожных подъездных путей; в пределах селитебных зон целесообразно размещать промышленные предприятия, не выделяющие санитарных вредностей, и предприятия V класса санитарной вредности, не создающие сильного шума и имеющие небольшой грузооборот (не более 40 грузовых автомобилей в сутки в одном направлении).

Соблюдение всех этих условий в значительной мере способствует более эффективному проведению и конкретных локальных мероприятий по очистке воздушного бассейна.

Устройство санитарно-защитных зон. Суть организации санитарно-защитных зон состоит в том, что путем устройства разрыва между промышленным предприятием и селитебной территорией создаются условия рассеивания загрязняющих веществ при попадании их в атмосферу вместе с выбросами из труб предприятия. Разработаны показатели предельно допустимых концентраций (ПДК) и предельно-допустимых выбросов (ПДВ) для многих загрязняющих веществ, ширину зенитных зон рассчитывают таким образом, чтобы на их внешней границе (в непосредственной близости к селитебной территории) уровень загрязнений не был бы выше ПДК. Санитарным законодательством установлены санитарно-защитные зоны различной ширины для предприятий I класса санитарной вредности — 1000 м; II класса — 500 м; III класса — 300 м; IV класса — 100 м и V класса — 50 м.

При особо больших масштабах производства, ограниченной возможности очистки выбросов и неблагоприятных условиях взаимного размещения промышленных и селитебных зон ширина санитарно-защитных зон может быть увеличена (в практике известны санитарно-защитные зоны шириной 6—8 км и более). В пределах санитарно-защитных зон допускается размещать пожарные депо, бани, прачечные, гаражи, склады, предприятия более низкого класса вредности с аналогичными выбросами. Санитарно-защитные зоны должны быть хорошо озеленены в соответствии с рекомендуемым для каждого природно-климатического района ассортиментом газоустойчивых древесно-кустарниковых пород и конструкциями лесозащитных полос.

Устройство санитарно-защитных зон применяется весьма широко и в определенной степени обеспечивает защиту населения от вредных выбросов. Вместе с тем это пассивный и, безусловно, временный прием, не обеспечивающий охрану воздушного бассейна в целом. Кроме того, устройство санитарно-защитных зон крайне неэкономично, так как связано с прокладкой транспортных коммуникаций и инженерных сетей по пустой, по существу, территории.

Повышение высоты труб. На предприятиях теплоэнергетики широко практикуется строительство высотных труб. Мощные дымовые трубы не только обеспечивают более дальний выброс пыли и газов, но и позволяют сократить число более низких труб, что экономически выгодно. Переход от труб высотой 25 м к высоте 250 м приравнивают иногда к очистке дымовых газов на 99 %. В то же время практика показывает, что к сооружению высотных труб (в том числе высотой 400— 500 м) в плотно заселенных районах, городских агломерациях следует подходить очень осторожно, а в ряде случаев вообще его избегать, так как максимальная концентрация выбросов, нередко превышающая 5—10 ПДК, наблюдается и за 6—8 км от источника выбросов, поскольку подобные трубы строят на очень мощных энергетических предприятиях с ежесуточным выбросом до 200 т пыли, 600—700 т сернистого газа и 100—200 т оксидов азота. В незаселенных местностях сооружение высотных труб оправдано, поскольку позволяет при размещении поселка при ТЭС отказаться от устройства санитарно-защитной зоны.

Активные методы. К активным методам охраны воздушного бассейна относят очистку производственных выбросов от пыли, аэрозолей и вредных газов; предварительную очистку топлива от примесей серы и других токсичных веществ, так называемое облагораживание топлива; совершенствование технологических циклов; переход к безотходным и малоотходным производствам.

Очистка производственных выбросов. Большое развитие получили физико-химические методы очистки газов, физические методы извлечения взвесей и жидких примесей с помощью циклонов, электрофильтров, скрубберов мокрой очистки, газов, матерчатых фильтров, вакуумных и других устройств. Имеющиеся очистные сооружения позволяют обеспечить на 95—97 % очистку выбросов от пыли и некоторых аэрозолей. Стоимость газоочистных сооружений весьма высока. Так, на современном сталелитейном заводе с технологией кислородного дутья она составляет 5—8 % общей стоимости производства.

В целом задачи по улавливанию пыли из отходящих газов успешно решаются. Однако большой проблемой остается очистка промышленных выбросов от других загрязняющих веществ и, прежде всего, от сернистого газа. Разработаны методы, но связыванию сернистого газа, в том числе аммиачный, известковый, магнезитовый, содовый и др. Однако скрубберы обладают целым рядом недостатков — они дороги, не вполне надежны, производят большое количество отходов, которые трудно использовать. Весьма перспективны новые тканевые фильтры из термостойких материалов, а также метод высокотемпературной очистки газов.

Облагораживание топлива. Альтернативой очистке отходящих газов является предварительная очистка топлива от серы, которая служит причиной образования одного из основных и наиболее вредных загрязнителей воздушного бассейна — сернистого газа, трудно поддающегося улавливанию. После пульверизации (измельчения) угля с высоким содержанием серы физическими методами можно удалить из топлива значительную ее часть (путем флотации угольного порошка). Очищенный уголь или превращают в брикеты и в таком виде направляют в топку, или распыляют в топке посредством форсунки непосредственно высушенный угольный порошок. В лю­бом случае сера минует топку, а следовательно, и воздушный бассейн. Поддается очистке от серы и жидкое топливо, например мазут и газовый конденсат. Стоимость подобного «облагораживания» топлива вполне конкурентоспособна с затратами на устройство современных фильтров и скрубберов и в среднем может составить 5—12 % расходов на основное производство.

Малоотходные технологии. Все перечисленные приемы и методы, осуществляемые в тех или иных комбинациях, способны значительно уменьшить вредные выбросы в атмосферу, но оконча­тельное решение этой проблемы возможно лишь при переводе промышленности и энергетики на замкнутые технологические циклы, при переходе к безотходной и малоотходной технологии. Такие методы особое значение имеют в отраслях, потребляющих особенно большое количество сырья и характеризующихся токсичными, слабо поддающимися улавливанию выбросами — химии, черной и цветной металлургии, нефтеперерабатывающей промышленности и т.д.