4.1. Выбросы, сбросы, твердые отходы

Выбросы в атмосферу – пыль и газы, образующиеся в процессах деятельности человека и в технологических процессах, направленные в атмосферу.

П од источниками загрязнения атмосферы понимают объект, от которого загрязняющие вещества поступают в атмосферу. Все источники загрязнения подразделяются на точечные, линейные, площадные. В свою очередь точечные источники могут быть подвижными и стационарными (неподвижными). К точечным стационарным источникам относятся дымовые трубы: теплоэлектростанций, отопительных котельных, технологических установок, печей и сушилок, вытяжные шахты, дефлекторы, вентиляционные трубы предприятий и т.п.

Подвижными источниками загрязнения являются выхлопные трубы тепловозов, теплоходов, самолетов, автотранспорта и других машин и механизмов.

Линейные источники загрязнения воздушного бассейна представляют собой дороги и улицы, на которых систематически движется транспорт.

К площадным источникам относятся вентиляционные фонари, окна, двери, неплотности оборудования, зданий, через которые примеси могут поступать в атмосферу.

Источники загрязнения воздуха подразделяются на источники выбросов и источники выделения вредных веществ.

Источники выбросов – трубы, вентиляционные шахты, дыхательные клапана резервуаров и т.д.

К источникам выделения вредных веществ относят технологические установки, аппараты, агрегаты, очистные сооружения, градирни и др.

Выбросы промышленных предприятий могут быть организованные и неорганизованные. Организованными называются такие выбросы, которые осуществляются с помощью специально сооруженных газоходов, воздуховодов и труб. Неорганизованные – это промышленные выбросы, поступающие в атмосферный воздух в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования в процессах загрузки, выгрузки, хранения материалов. Выбросы вредных веществ в атмосферу в зависимости от способа их образования делятся на технологические, вентиляционные, аспирационные.

К технологическим выбросам относят выделения вредных веществ из технологического оборудования вследствие негерметичности, при продувке аппаратов и т.п. Они характеризуются высокой концентрацией примесей.

Вентиляционные выбросы представляют собой выбросы вредных веществ при естественной и механической вентиляции.

Аспирационные выбросы – это выбросы в атмосферу от всех видов местной вентиляции. По составу они близки к технологическим.

По режиму работы источников выбросы подразделяются на постоянные, меняющие по определенному закону во времени, периодические, залповые. Промышленные выбросы в зависимости от агрегатного состояния, содержащихся в них примесей подразделяются на классы:

Первый – газообразные и парообразные (SO₂, CO, NO_x, H₂S, CS₂, NH₃, углеводороды и т.д.)

Второй – жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей, органические соединения).

Третий – твердые (органические и неорганические пыли, сажа, смолистые вещества, свинец и т.д.).

Четвертый – смешанные (различные комбинации классов).

Загрязняющие вещества в зависимости от химического состава делятся на 28 групп. Каждому загрязняющему веществу присвоен код, состоящий из четырех цифр – первые две обозначают номер группы, к которой относится данное вещество, следующие две показывают номер вещества в данной группе.

На заре техногенеза, когда человек научился добывать огонь, он сделал первый шаг к созданию организованных источников выброса, построив очаг и вытяжную трубу, направив ее из жилища наружу. Именно с тех пор и началось загрязнение атмосферы продуктами горения топлива. До середины 70-х гг. ХХ столетия самоочищающей способности атмосферы было достаточно, чтобы разбавлять выбросы, распределять их в атмосфере. Однако бурный рост промышленности, высокая концентрация производства на отдельных территориях, городах привели к тому, что естественные процессы самоочищения в атмосфере перестали справляться со все нарастающими объемами выбросов и возникли локальные зоны, где концентрации отдельных газов оказывались очень высокими и приводили к ухудшению здоровья населения. Появился термин «смог» – постоянно висящее над территорией города или района облако пыле-газовых выбросов. Это побудило общество изменить свое отношение к проблеме загрязнения атмосферы и решать ее различными современными способами.

Сбросы сточных вод – это направление в водоемы и водостоки воды после их использования ее в человеческой деятельности.

Сточные воды – это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физико-химические свойства и требующие отведения.

По происхождению сточные воды могут быть классифицированы на:

• бытовые;

• производственные;

• атмосферные.

Бытовые сточные воды образуются в жилых, административных, производственных зданиях от сантехнического оборудования и загрязнены продуктами жизнедеятельности человека, остатками продуктов питания, средствами гигиены. Они преимущественно содержат легко разлагающиеся органические вещества: белки, жиры, углеводы, синтетические моющие вещества.

Производственные сточные воды образуются на промышленных предприятиях, где вода используется в технологических процессах как растворитель, как транспортное средство. Состав производственных сточных вод разнообразен, он включает широкий спектр органических и неорганических веществ и зависит от типа производства. В настоящее время существует множество водоемких производств, таких как целлюлозно-бумажное, химическое, тепло-энергетическое и т.д., где в технологическом процессе используется до 10 млн. м³/год воды.

Атмосферные или ливневые сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков (дождя, снега) и представляют собой смыв с поверхности земли, с территорий городов, промышленных предприятий. Они в основном неорганизованны и привносят в водоемы и водотоки большое количество взвешенных веществ и токсикантов.

История техногенеза знает, что первые системы организованного водоотведения были известны еще в Вавилонии, Ассирии, Финикии, Египте, Греции и Риме. Литературные источники свидетельствуют о существовании каналов для отведения дождевых и бытовых сточных вод в Индии и Китае около 5-6 тыс. лет назад. В Древнем Риме был построен в VI в. до н.э. большой закрытый канал «клоака Максима» для отведения сточных вод и использовался вплоть до начала ХХ столетия.

Первые водоотводящие сооружения в России были построены в Новгороде в XII в. – бревенчатый канал перекрывался пластинами и берестой. В XIV в. была проложена первая водосточная труба, и далее стали интенсивно развиваться системы водоотведения и очистки.

Основными характеристиками сточных являются: их количество (м³/ч); компоненты загрязнений и их концентрация (мг/л); степень равномерности их образования и поступления в водоотводящие системы.

В бытовых сточных водах содержатся загрязнения минерального и органического происхождения. Те и другие находятся в нерастворенном, растворенном и коллоидном состояниях. Расход бытовых сточных вод в городах с 1 га площади квартала составляет 0,3 – 2 л/с или 10000 – 60000 м³/год.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности содержат различные загрязнения: фенолы, масла, моющие средства и др.

В дождевых водах содержится значительное количество нерастворимых примесей, а также загрязнения органического происхождения. Расход дождевых сточных вод составляет 1500 – 2000 м³ с 1 га, т.е. в 5 – 30 раз меньше расхода бытовых вод. Образование дождевых вод происходит неравномерно. Их расход меняется от нуля (в сухую погоду) до максимального значения 300 л/с (в период выпадения интенсивных ливней).

Все указанные выше сточные воды требуют обязательной очистки при их отведении в открытые воды.

Все то, что производится, добывается, перерабатывается и потребляется, рано или поздно превращается в отходы. Все образующиеся отходы делят на отходы производства и отходы потребления, которые могут находиться в газообразном, жидком, пастообразном или твердом состоянии, представляя различную степень опасности и токсичности для человека и среды обитания.

При размещении отходов их негативное воздействие на среду обитания сопровождается нарушением ландшафта с изменением отдельных элементов геологической среды, загрязнением воздушного бассейна; вод суши, морей, подземных вод; а также загрязнением и деградацией почв, приводящих к истощению ресурсов растительного и животного мира.

На рис. 4.1 приведена классификация отходов с учетом влияния их на человека и среду обитания.

Промышленные отходы или отходы производства – это остатки сырья, материалов, полуфабрикантов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства, а также образовавшиеся в процессе производства попутные вещества, не находящие применения.

Например, отходы в машиностроении – это прежде всего металлолом, стружка, абразивы и опилки, масляные шламы от штампованных деталей и их сборки, лом пластмасс; резины и разного рода бракованные изделия.

Промышленный рабочий «производит» примерно в 8 раз больше твердых промышленных отходов, чем бытовых, образующихся в среднем на одного городского жителя. Обыкновенный служащий «производит» в виде мусора, официальных бумаг, остатков пищи, использованных бумажных полотенец и других отходов столько же, сколько и дома.

Из огромного объема добываемого в мире минерального сырья, исчисляемого десятками миллиардов тонн, непосредственно в производстве используется лишь 5-10 %. Остальное добываемое количество сырья представляет собой отходы горнодобывающих и горноперерабатывающих производств. Эти отходы включают некондиционные полезные ископаемые, вскрышные и вмещающие породы, отходы обогатительного и металлургичес кого производства, отходы энергетического хозяйства.

Рис. 4.1. Классификация отходов по их агрегатному состоянию и опасности для среды обитания

К промышленным отходам относят шламы гальванического производства, шламы металлургических и химических производств, отработанные нефтепродукты, смазочно-охлаждающие жидкости, отходы лакокрасочнных материалов, кубовые остатки, изношенные покрышки, камеры, кислотные и щелочные аккумуляторы, батарейки, отходы, загрязненные нефтепродуктами (ветошь, опилки, бумага и т.д.), осадки очистных сооружений, ливневой канализации и мойки автомобилей, а также больничные отходы, содержащие специфические компоненты: перевязочный материал, операционные отходы, гипсовые повязки, трупы животных, остатки кормов, одноразовые шприцы. К отходам повышенной опасности относятся отходы парикмахерских.

Отходы сельского хозяйства образуются при выращивании и уборке урожая, переработке, хранении и подготовке к продаже продуктов сельского хозяйства. По данным американских специалистов сельского хозяйства, известно, что от всей массы кукурузы, выращенной для консервирования, примерно 50 % составляют полевые отходы, около 30 % – отходы обработки и менее 20 % – само зерно в консервированном виде. При выращивании риса образуется большое количество соломы, а обмолот риса дает 20 % шелухи, содержащей 18 % двуокиси кремния. К отходам при производстве сельскохозяйственных культур относят также отходы урожая, листья, стебли, обрезки, падалица и отбракованные фрукты, жнивье и солома, скорлупа и шелуха, мешки из-под удобрений и т.д.

Большие объемы отходов образуются в животноводстве и птицеводстве. Одна молочная ферма со 100 дойными коровами дает примерно 14 т твердых отходов в сутки. Один откормочный комплекс на 10 тыс. голов крупного рогатого скота может дать 260 т отходов в сутки.

На птицефабрике, производительностью 1 млн. яиц в сутки, ежесуточно образуется около 50 т отходов.

Большая часть твердых отходов животноводства используется в качестве удобрений.

Отходы потребления – это изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа. К отходам потребления относят твердые бытовые отходы (ТБО), образующиеся в результате жизнедеятельности людей.

Источниками образования отходов являются жилые индивидуальные и многоэтажные дома, хозяйственные учреждения, магазины, культурные заведения, предприятия общественного питания, бензоколонки, коммунальные службы (снос и строительство зданий, уборка улиц, зеленое строительство, парки, пляжи, остаточные продукты от сжигания и водоотведения), учреждения (вузы, школы, больницы, тюрьмы), промышленность, сельское хозяйство.

В крупных городах России отходы составляют: промышленные отходы – 45%; отходы, образующиеся на очистных сооружениях систем водоснабжения и водоотведения – 31%; твердые бытовые отходы – около 17%; осадки ливневых очистных сооружений ~ 4,8%; отходы от зеленого хозяйства города – около 2,1%; радиоактивные отходы – 0,003%.

В развитых странах производится 0,365 до 1,1 т ТБО в год на душу населения. В Москве норма накопления ТБО составляет 0,25 т, а в среднем по России – 0,195 т на одного человека в год.

В составе ТБО упаковочные материалы (бумага, картон, стекло, металл, дерево, пластмасса) составляют 20 % отходов, остальные 80 % - это пищевые отходы, срезанная трава, листовой опад, зола, газеты и журналы, выброшенные игрушки и инструменты, тряпки, мебель, изношенные шины, батарейки, стиральные машины, телевизоры, холодильники.