3778

УДК 502.3

Н. В. Горькова, Е. М. Мессинева

АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ДОМОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОМБИНАТАХ

В работе рассмотрены основные источники загрязнения домостроительных комбинатов и их воздействие на человека, и окружающую природную среду

Домостроительные комбинаты (ДСК) представляют собой предприятия, занимающиеся поточным механизированным изготовлением и сборкой панельных зданий, в том числе жилых домов и общественных сооружений по стандартным типовым проектам. В состав любого ДСК входят производственная база, строительно-монтажные участки и разнообразные вспомогательные службы. Потенциальными источниками загрязнения атмосферного воздуха могут являться все этапы работы подобных предприятий, однако самым опасным с этой точки зрения, безусловно, является производство.

Обычно на домостроительном комбинате занимаются производством железобетонных изделий, строительных панелей и товарного бетона для строительства домов. Это производство обычно представляет собой комплекс сложных технологических процессов, в результате которых может происходить переход сырья в разные агрегатные состояния с различными физико-механическими свойствами.

Впроцессе этих превращений могут выделяться загрязняющие вещества, в том числе потенциально опасные. Например, выделение вредных газов и пыли в процессе работы ДСК может происходить на таких этапах производства, как погрузка и разгрузка сыпучих материалов, их сортировка, дробление, транспортировка, смешивание, формирование и упаковка.

Основными источниками загрязнения атмосферы при работе ДСК являются:

– все этапы производства бетонной смеси; арматурные цеха;

– процессы травления металлов серной и азотной кислотами;

– сжигание топлива на теплоэлектростанциях, обеспечивающих их энергией;

– работа двигателей внутреннего сгорания на транспортных средствах, принадлежащих ДСК;

– цеха сушки;

– процессы, связанные с покраской готовых изделий и др.

Врезультате вышеперечисленных процессов в атмосферу могут поступать такие загрязняющие вещества, как твердые взвешенные частицы (пыли) различного состава и происхождения, оксиды азота и углерода и серный и сернистый ангидриты, фтор- и хлорсодержащие вещества, компоненты, содержащие тяжелые металлы, органические красители и растворители и др. Многие из этих веществ потенциально опасны, поэтому на предприятиях подобного типа необходимо обеспечивать соблюдение нормативов предельных воздействий, как на атмосферу, так и на воздух рабочей зоны путем внедрения комплексных систем очистки воздуха [1, 2].

Часто за пределами домостроительного комбината фиксируются относительно высокие концентрации оксидов азота. Это связано с его непосредственной деятельностью. Самое большое количество оксидов азота выделяется из теплоэлектростанций и двигателей внутреннего сгорания, а также при травлении металла азотной кислотой. Потенциальная опасность для окружающей среды оксидов азота заключается в том, что они принимают непосредственное участие в образовании фотохимического смога, который вызывает раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений.

Многие этапы работы ДСК потенциально могут приводить к превышению нормативных требований по чистоте воздуха. Например, в процессе производстве цемента,

171

доломита, инертных материалов и пр. может происходить чрезвычайно обильное пылевыделение, в результате которого ПДК может быть превышено, по крайней мере, в 5-10, а иногда и до 100 раз. При производстве бетонной смеси тоже может наблюдаться повышенное выделение пыли. Например, на участке смесительного отделения превышение ПДК может достигать пятикратного размера. В надбункерном помещении и в отделении дозирования рабочей смеси пылевыделение происходить не так обильно, значения ПДК на этих этапах работы ДСК может достигать 1,5-2 и 3-4 раз соответственно.

В арматурных цехах, и в цехах производства нестандартных металлических конструкций может выделяться пыль металлов и их окалин, а также сварочные аэрозоли. Пыль металлов и их окалин, выделяющаяся при их холодной обработке, незначительно (до 1,5 раза) превышает санитарные нормы. Контактная сварка приводит к превышению санитарных норм по оксиду марганца в 1,3 и сварочным аэрозолям в 1,1-1,3 раза. При ручной электрической сварке объем выделения оксида азота практически не превышает нормативные требования, а диоксиды углерода и марганца превышают ПДК соответственно в 1,5-2 и в 1,5-3 раза.

Основной и самой надежной мерой защиты атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны на подобных производствах является герметизация используемых технологических аппаратов. Если она невозможна, необходимо использовать дополнительные эффективные средства, в том числе системы общеобменной вентиляции, местные отсосы и т.д. [1].

В цехах сушки выделяются оксид углерода (от 1,5-2 и до 3-4 ПДК), серный и сернистый ангидрид (до 1,5 и 2-3 ПДК, соответственно). Сернистый ангидрид может попадать в атмосферу, где он, растворяясь в атмосферной влаге, может приводить к образованию кислотных осадков, которые могут вызывать подкисление почвы и водоемов на большом расстоянии от источника загрязнения. Кроме того, присутствие серной кислоты в атмосферных осадках потенциально опасно для живых организмов – оно может вызвать заболевания дыхательных путей человека и животных [3].

Сероводород и сероуглерод поступают в атмосферу самостоятельно или вместе с другими соединениями серы. Взаимодействуя в атмосфере с другими загрязнителями, они могут медленно окисляться до серного ангидрида.

Высокая концентрация оксида углерода (II) (угарного газа) в воздухе городских территорий, непосредственно прилегающих к территориям ДСК, возникает из-за неполного сгорания углеродсодержащих веществ. Основными процессами, приводящими к попаданию их в атмосферный воздух, являются сжигание топлива твердых отходов, образование выхлопных газов и другие выбросы домостроительных предприятий. Поступая в организм человека в процессе дыхания он попадает в кровь, где конкурирует с углекислым газом за молекулы гемоглобина, образуя устойчивый комплекс. В результате этого процесса нарушается процесс поступления кислорода в клетки организма и нарушается дыхание, что может привести к летальному исходу. Таким образов, угарный газ представляет собой смертельно опасный яд [4]. Углекислый газ (оксид углерода (IV)) образуется при любых процессах горения и, соответственно, на всех этапах функционирования ДСК. Потенциальная опасность воздействия этого вещества на состояние окружающей среды является то, что оно является одним из основных компонентов, усугубляющих парниковый эффект.

Цеха домостроительных комбинатов, которые занимаются производством эмалей, стекла и др. являются источниками загрязнения соединениями фтора. В атмосферу фторсодержащие вещества попадают в форме газообразных соединений фтороводорода и пыли фторида натрия или кальция.

Соединения хлора в атмосфере присутствуют в форме молекулярного хлора и паров соляной кислоты. Токсичное действие хлора может быть определено видом соединений и их концентрацией.

Часто в состав домостроительных комбинатов входят конвейеры покраски панелей и

172

склад хранения лакокрасочных материалов, в результате работы которых могут выделяться токсичные вещества. Такие загрязнители могут попадать в атмосферу и в воздух рабочей зоны в процессе обезжиривания поверхностей органическими растворами перед окраской и подготовкой лакокрасочных материалов, при их нанесении на поверхность изделий и сушки покрытия. Воздух, удаляемый вентиляционными отсосами от окрасочных камер, напольных решеток, сушильных установок и других устройств, применяемых на домостроительных комбинатах, неизбежно загрязнен парами растворителей.

При окраске изделий порошковыми полимерными материалами в вентиляционный воздух тоже попадает большое количество пыли. Достаточно часто в ее составе встречаются асбест, соединения кремния, кальция и углерода, реже – оксиды металлов. Еще более широкое разнообразие характерно для органических пылей, в составе которой могут быть алифатические и ароматические углеводороды исоли кислот.

При обезжиривании изделий перед окраской за счет испарения с поверхности зеркала ванны в вентиляционные выбросы попадают пары углеводородов и других органических растворителей, интенсивность выделения которых может составлять для бензина – 67-83 г/(м2·мин), керосина – 17-34 г/(м2·мин), уайт-спирита – 83-100 г/(м2·мин) [1, 2].

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнителей воздуха на любом ДСК являются цементные и бетоносмесительные узлы. Аэрозольные частицы, попадающие в атмосферу на данных этапах производственного процесса ДСК, отличаются большим разнообразием химического состава.

Анализ состава загрязнений, выбрасываемых в атмосферу при работе большинства домостроительных комбинатов показывает, что кроме основных атмосферных примесей (СО, SO2, NОx, пыль и др.) в них содержатся и другие токсичные загрязнения, которые могут оказывать достаточно негативное воздействие на среду обитания человека. Это делает задачу соблюдения нормативных требований к атмосферному воздуху особенно актуальной для предприятий подобного профиля. Выбросы потенциально опасных веществ на большинстве ДСК производятся неравномерно в течение суток. Хотя в норме концентрация специфических вредных веществ в вентиляционных выбросах предприятий относительно незначительна, но, вследствие того, что его объемы достаточно велики, валовые количества вредных веществ, поступающих в атмосферу от домостроительных комбинатов, могут быть существенными. Поскольку высота источников выбросов, расположенных на территории ДСК обычно невелика и степень их отчистки может быть недостаточной, на территории предприятия воздух может быть загрязнен. Для защиты персонала рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты. Ширина санитарно-защитной зоны домостроительных комбинатов обычно составляет 300 метров. Таким образом, в случае ее соблюдения больших трудностей в поддержании требуемой чистоты воздуха селитебных зон, примыкающих к предприятию, возникать не должно.

Литература

1.Кривошеин Д. А. Системы защиты среды обитания, в 2 т. Т.1 [Текст] / Д. А. Кривошеин, В. П. Дмитренко, Н. В. Федотова. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 352 с.

2.Кривошеин Д. А. Безопасность жизнедеятельности. [Текст] /Д. А. Кривошеин, В. П. Дмитренко, Н. В. Горькова. – Спб.: Лань, 2019. – 340 с.

3.Дмитренко В. П. Техносферная безопасность. Введение в направление образования [Текст] / В. П. Дмитренко, Е. М. Мессинева, А. Г. Фетисов. – М. Инфра-М. 134 с. –2016.

4.Кукин П. П. Основы токсикологии. [Текст] / П. П. Кукин, Н. Л. Пономарев, К. Р. Таранцева и др. – М.: Инфра-М. 2016. – 280 с

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), г. Москва, Россия

N. V. Gorkova, E. M. Messineva

ANALYSIS OF POLLUTION SOURCES IN HOUSE-BUILDING PLANTS

173

The paper considers the main pollution sources of the house-building plants and their impact on humans and the environment

Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russia

УДК 504.5

В. С. Роднова, Л. Б. Сафонова, И. М. Винокурова АНАЛИЗ СОСТАВА БЫТОВЫХ ОТХОДОВ И СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ

Встатье проводится анализ возможных продуктов бытовых отходов, рассматриваются способы утилизации

Врезультате жизнедеятельности человека образуется огромное количество бытовых

отходов [1-4]. В среднем на каждого жителя планеты приходится тонна мусора за год, без учетамиллионов устаревших автомобилей, бытовой старой техники и их составных частей. Если не заниматься утилизацией и переработкой накапливающегося в течение года мусора, а складировать на полигонах, то данные площади очень скоро будут завалены горами отходов высотой с Эльбрус.

Рассмотрение более детального содержания бытовых отходов, показало, что основной частью является бумага, картон и крупногабаритный хлам. Исследуя особенности бумажных и картонных упаковочных материалов, для которых характернамалая плотность отходов (в пределах 20 70 кг/м2), установлено, что они составляют 25 40 % от массы ТБО. Следующей категорией являются пищевые отходы (25 35 %) которые в свою очередь имеют плотность500 кг/м3,характеризуютсявлажностью (70 92 %) и занимают значительную часть от общего объема ТБО. В районах богатых фруктово-ягодными посадками на южных территориях страны в летний период, содержание пищевых отходов (влажность которых достигает более 90 %), превышает содержание бумаги и картона.

Существенно отличаются статистические усредненные коэффициенты за год морфологического состава ТБО городов нашей необъятной страны и стран мира представлены в табл. 1, 2. Согласно представленнымданнымморфологический состав ТБО содержит следующие составные части по компонентам

174

Таблица 1

Морфологический состав ТБО для мегаполисов городов России

В городах РФ морфологический состав отходов, образующихся в результате жизнедеятельности, отличается от состава ТБО зарубежных стран (табл. 2).

На состав компонентов, входящих в пе реченьбытовых отходов, оказывают влияние: сезонные времени года, степень износа иблагоустройства жилого фонда, вид закупаемого топлива для котельных, уровень развития промышленности в регионе, наличие пунктов общественного питания и точек торговли овощной продукции.

Таблица 2

Среднегодовой состав ТБО стран мира

Анализируя состав ТБО городов России и некоторых стран мира, можно с уверенностью сказать об отличии составляющих, входящих в пищевые отходы, особенно устаревших металлических конструкций и отсева (табл. 2, 3).

175

Таблица 3

Состав ТБО пов процентном содержании по Калужской области

Анализ данных (табл. 3, рис. 1) дает возможность отметить, что в холодное время (зимний период) образуется максимальное по показателям пищевых отходов ( 39,5 %) и минимальное (летний период) при высоких температурных показателях ( 29,9 %).

Рис. 1. Временные показатели в % пищевых отходов в составе ТБО

Основными способами переработки ТБО, используемые в настоящее время, являются захоронение, термические методы, т.е. сжигание, биохимические методы, т.е. получение биогаза, удобрений и биотоплива, а также складирование на специально отведенных муниципалитетомповерхностных площадках для хранения мусора.

За последнее десятилетие много раз поднимался вопрос об экологической проблеме, вызванной скоплением большого количества твёрдых промышленных токсичных отходов, требующих правильной технологии переработки (табл. 4 [6]). В связи с этим разработаны положениядля переработки ТБО, учитывающие специфические особенности отходов. Процесс обезвреживания происходит на специально подготовленных и оснащенных полигонахи позволяет проводить ряд циклов обработки с применением компонентов цемента, жидкого стекла и битума, что позволит избежатьзагрязнения почв и предотвратит контактподземных вод с ТБО.

176

Таблица 4

Согласнотехнической документации СниП 2.01.28–85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов» все проектные работы должны проводиться с учетом норм, прописанных в положениях данного документа, по утверждениюземельных участков для размещения полигонов

Способом, сокращающим временной показатель переработки, является термический метод. В зависимости от вида отходов термическая переработка классифицируется на следующие способы (рис. 2):

Рис. 2. Способытермической переработки отходов

Следует отметить, что все виды переработки требуют соблюдения выполнения установленного регламентом технологического процесса. Например, нарушение технологического процесса, хотя бы водном показателе режима переработки - огневой,

177

создает условия к выделению в атмосферудымовых газов с вредными веществами, классифицирующимися:

Анализ будет неполным, если не рассматривать метод пиролиза. Сейчас на производстве используется две технологические разновидности: одна разновидность основана на реакции окисления (окислительный пиролиз) с присутствием О2, вторая без участия О2 (сухой пиролиз). Более детально остановимся на положительном моменте применения окислительного пиролиза, где в процессе термического разложения промышленных отходов используется доступный О2. В отличие от первой разновидности, сухой пиролиз проводитсябез доступа кислорода, в результатеобразуются такие вещества, как пиролизный газ, жидкий продукт и твёрдый углеродистый остаток. Изменения температурных режимов пиролиз разделяют (рис. 3):

Рис. 3. Методы пиролизной обработки

Возникновение проблем в современном изменяющемся мире, связанных с переработкой отходов занимает умы большинства ученых, в связи с этим встает остро вопрос о внедрении новых ресурсовозобновляющих технологий. Первые попытки в разработки концепций новейших технологий опубликованы в начале 60-х годах XX века А. Нагорным. В своей работе автор представил разработки метода с включением в технологический процесс геохимической стадии, физико-химической и последующей конечной биотехнологической обработки ТБО. В дальнейшем развитие этой концепции было представлено в научных работах российских ученых А. Семёнова и И. Максимова в 90-х годах.

Авторы далее развивая направление концепции ресурсовозобновляющих технологий, создают систему экологической защиты нового поколения – многопрофильные комбинаты (МК) «Экополигон». Такие МК [2] способны выполнять нагрузку по обслуживанию мегаполисов занимающихогромные территории и перерабатывающие все виды

178

антропогенных отходов конкретного регионального центра во вторичные ресурсы и в вещества биосферы до 80 %.

При переработке отходов пользуются следующими способами, представленными на

рис. 4:

Рис. 4. Схема переработки отходов

Для защиты окружающей среды от ТБО широко применяются следующие методы

(рис. 5):

Рис. 5. Методы защиты природной среды от твердых бытовых отходов

Следует особо остановиться на вопросе обеспечения технической безопасности загрязнения прилежащих территорий и подземных грунтовых вод (рис. 6).

179

Рис. 6. Классификация СВ по производственным предприятиям

Поэтому необходимо прорабатывать в проектной документации моменты обеспечения соблюдения нормативов, связанных с гидроизоляцией полигонов для хранения ТБО для исключения попадания загрязняющих веществ в грунтовые подземные воды [1, 5]. Для переработки ТБО альтернативно используют метод компостирования с аэробным окислением органического вещества [3, 6], в ходе этого процессане выделяется неприятный запах, способ размножения микроорганизмов более прост.

Таким образом, изучая варианты возможных схем переработки ТБО, мы можемразрабатывать рекомендации, смоделировав ситуацию, по применению и внедрению того или иного метода для данного конкретного предприятиядля снижения экологического риска и предотвращения последствийтехногенного характера. При разработке рекомендаций проектной документации, необходимо соблюдатьтребования контроля качества складируемых отходов, согласуяместа расположения полигона [4].

Изучение проблем, связанных с организацией и обслуживанием площадок, отведенных под утилизацию отходовжизнедеятельности населения и промышленного производства, необходимо учитывать такие моменты, как возможность возникновения пожара при возгорании и гниении отходов склонных, к выделению горючих газов. Так как припроцессахгниения происходит выделение газов CH4, Н2S, являющихся ядовитыми и изменяющие состав и свойства атмосферного воздуха, в обязательном порядке отрабатывают наличие дополнительной конструкции ввиде изоляцииуплотнённыхТБО (предусмотрена толщина грунта ~ 15 25 см). Для решения еще одной остройпроблемы связанной с возможностью загрязнения земель расположенныхрядом с полигонами, устанавливают специально разработанные ограждения из сетки, предотвращяющие разнос легких фракций ветром. Для предотвращения контактов мух и грызунов с ТБО, рекомендуется устанавливать наружную изоляцию, а также проводить дробление и уплотнение отходов. Проблемы, вызываемые скоплениемливневых и талых вод для расположенных территориально выше полигонов, необходимо решать с помощью перехватывающих канав, которые выводят стоки за пределы полигона, согласно технической документации разрабатываемого проекта.

180