- •Лекции по курсу
- •Рецензенты:
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Общие вопросы защиты окружающей среды от загрязнения
- •1. Глобальные проблемы цивилизации: энергетические, демографические, продовольственные, ресурсные, парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди и др.
- •2. Изменение глобальных характеристик биосферы под действием антропогенных факторов.
- •Природные ресурсы
- •Воздействие горного производства на окружающую среду
- •Сокращение полезной площади земель Изменение режима грунтовых вод
- •Факторы деградации почв
- •Загрязнение
- •Влияние железнодорожного транспорта на окружающую среду
- •Лекция 3. Общие положения охраны окружающей среды при хозяйственной деятельности
- •Стадии хозяйственного процесса
- •Доэксплуатационная эксплуатационная послеэксплуатационная
- •Инженерные природоохранные мероприятия
- •Формы управления Управление природопользованием
- •Управление охраной природной среды
- •Нормирование качества окружающей природной среды
- •Нормирование загрязняющих веществ в воздухе
- •Предельно допустимые концентрации некоторых веществ в воздухе, мг/м3
- •Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах
- •Критерии оценки загрязненности воды по пдк вредных веществ
- •Экологическое нормирование
- •Регламентация выбросов загрязнений в окружающую среду
- •Глава 2. Научные основы технологических процессов Лекции 5. Основные понятия и законы природоохранных технологий
- •В этой лекции рассмотрим два вида переноса, движущую силу процесса, закономерности переноса массы и энергии, классификацию основных процессов и принципы оптимизации технологических процессов.
- •Это уравнение будем называть материальным балансом. Из уравнения (2) видно, что в процессе производства происходит перенос массы из одних компонентов, входящих в аппарат в другие.
- •Классификация основных процессов пищевых технологий
- •Теплообменные процессы
- •Массообменные процессы
- •Лекция 7. Процессы разделения неоднородных и гетерогенных систем
- •Классификация неоднородных и гетерогенных систем
- •Химические процессы
- •Сущность отдельных химических процессов и их роль в природоохранных технологиях
- •Биохимические процессы
- •Глава 3. Защита атмосферного воздуха от загрязнения
- •Источники загрязнения атмосферы
- •Пыльные бури Промышленные предприятия
- •Глава 4. Защита водного бассейна от загрязнения
- •Подпиточная Оборотная Средообразующая Промывающая Реакционная
- •Особенности канализования сточных вод
- •Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию
- •Химическая очистка сточных вод
- •Физико-химические методы очистки
- •Биологические методы очистки сточных вод
- •Доочистка сточных вод
- •Глава 5. Утилизация и ликвидация твердых отходов
- •Классификация опасности отходов производства
- •Глава 6. Защита окружающей среды от энергетического воздействия
- •Заключение
- •Литература
- •620034, Г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66 УрГупс
Доочистка сточных вод
В большинстве случаев производственные сточные воды после очистки могут быть использованы для технического водоснабжения. Иногда допускается выпуск в водоемы воды после биологической очистки с БПК = 15-20 мг/л и примерно с таким же количеством взвешенных веществ. Эти показатели являются практически предельно достижимыми на современных очистных сооружениях биологической очистки. Содержащиеся в биологически очищенных сточных водах суспензированные частицы активного ила, остаточные органические соединения, ПАВ, биогенные элементы и бактериальные загрязнения оказывают вредное влияние на водоемы, вызывают их эфтрофикацию и создают трудности при повторном использовании воды. В связи с этим необходима глубокая очистка (доочистка) производственных сточных вод, предусматривающая:
- уменьшение количества взвешенных веществ в очищенных сточных водах;
- снижение величин БПК, ХПК и содержания ПАВ, фосфора и азота;
- обеззараживание сточных вод;
- насыщение очищенных сточных вод кислородом при спуске их в водоемы рыбохозяйственного назначения.
В результате глубокой очистки достигается возможность:
- полного повторного использования очищенных сточных вод в технологических процессах на промышленных предприятиях, что позволит сэкономить значительное количество свежей природной воды и особенно воды питьевого качества;
- полной очистки сточных вод с удалением всех вредных веществ перед сбросом их в водоемы.
Для доочистки сточных вод применяются все те же методы очистки, которые приведены выше. Более подробно о глубокой очистке сточных вод можно прочитать в книге Яковлева С.В. Карелина Я.А. и др. «Очистка производственных сточных вод [11].
Глава 5. Утилизация и ликвидация твердых отходов
Лекция 17. Опасность отходов для окружающей природной среды
План лекции
Основные виды отходов: бытовые, промышленные, сельскохозяйственные, строительные, производственного потребления.
Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве.
Классификация отходов.
Урбанизация городов, приведшая к образованию крупнейших мегаполисов, и постепенно возрастающая хозяйственная деятельность человека создают одну из острейших проблем ХХ1 века – проблему защиты окружающей среды от негативного воздействия отходов производства и потребления. Практически во все времена своего существования человек стремился как можно быстрее и дешевле избавиться от отходов, ссыпая их в ближайшие овраги или в понижения рельефа, не задумываясь при этом о последствиях.
Большинство городов мира практически построены на свалках. Дальнейший рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства нередко приводят к нарушению экологической обстановки, особенно в крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована на ограниченной территории и где сосредоточена значительная часть населения. Как показывает практика, в таких городах происходит наиболее интенсивное накопление отходов, а неправильное и несвоевременное удаление их и обезвреживание нередко приводят к экологическому кризису. Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные» свалки являются наиболее серьезными источниками загрязнения атмосферного воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод.
Известно, что за всю историю существования человечество научилось использовать в среднем 2-5% исходного сырья. Остальная масса вещества превращается в отходы. В России ежегодно образуется 5-7 млрд т отходов производства и потребления. Под их складирование выведено из оборота более 1 млн га плодородных земель. Ежегодная прибавка токсичных отходов составляет 50 млн.т. Таких отходов накоплено свыше 1000 млн.т. Так, различными отвалами в Свердловской области занято до 5% территории, что привело к необходимости в разработке губернаторской и федеральной программ по переработке техногенных отходов, которые содержат значительное количество полезных компонентов. Бытовыми отходами по данным различных источников занято до 20% территории Московской области.
С целью охраны окружающей среды, а также утилизации содержащихся в отходах ценных компонентов разрабатывают и внедряют различные промышленные технологии обезвреживания и переработки отходов, включая методы термического и биологического обезвреживания и другие технологические приемы их переработки.
Учитывая все возрастающие требования к защите окружающей среды необходим поиск новых рациональных путей снижения экологического ущерба, наносимого природной среде повседневной жизнедеятельностью человека.
Вначале остановимся на понятии «отходы» и на их классификации.
Отходы – продукты производства, быта, транспорта и др., не используемые непосредственно в местах их образования, которые могут быть реально или потенциально использованы как исходное сырье в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации и захоронению, а неиспользуемые – считаться отбросами. Отходы могут быть бытовыми, промышленными, сельскохозяйственными, строительными и производственного потребления.
По данным международной организации «ВейстТэк» к отходам производства и потребления относятся: промышленные, муниципальные, медицинские, биологические, сельскохозяйственные, органические, техногенные образования, отходы строительства и сноса, транспортного комплекса, топливно-энергетического комплекса, отходы с низким уровнем радиоактивности, лом черных и цветных металлов, электронный и электротехнический лом, шламы, сточные воды, иловые осадки, воздушные выбросы и др.
Бытовые (коммунальные) отходы – твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образовавшиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества.
Отходы производства (промышленные) – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или продукция, выполнившая и утратившая полностью или частично исходные потребительские свойства. В странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются захоронению, 33% сжиганию, а 7% компостированию, свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке.
Отходы производственного потребления – не пригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и пр.
Источниками образования отходов на предприятиях по производству продуктов питания может быть переработка, упаковка и перевозка. При этом в отходы попадают мясо, жир, масло, кости, овощи, фрукты, упаковка и т.д. Подобные цепочки образования отходов можно проследить на любом производстве. Значительное количество отходов может возникать и на стадии перевозки продукции, в первую очередь на железнодорожном транспорте. Большинство отходов содержится в твердом состоянии. Твердые отходы промышленных предприятий весьма разнообразны как по своему составу и свойствам, так и по характеру воздействия на окружающую среду. Они содержат, как правило, активные вещества, которые, попадая в почву, подземные воды и в атмосферу, вызывают негативные в экологическом отношении последствия. В настоящее время накоплено и накапливается огромное количество отходов. Конечно, их можно было бы перевезти на предприятия и переработать там, но транспортировка их очень дорогое удовольствие (на уровне 10-50 руб/т). Поэтому разрабатываются технологии по их переработке на месте складирования.
Отходы производства и потребления классифицируются по агрегатному состоянию и опасности воздействия на окружающую среду (рис. 69).
ОТХОДЫ
ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ОТХОДЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ
Газообразные Жидкие Твердые
Уровень токсичности и опасности отходов
Чрезвычайно Высоко- Умеренно Мало- Инфицированные
опасные опасные опасные опасные
(1 класс) (П класс) (Ш класс) (IV класс)
Изменение элементов природной среды
Нарушение Изменение Загрязнение Загрязнение Загрязнение Истощение
ландшафта геологи- воздуха и истощение и деградация ресурсов
ческой водных почв флоры и
среды ресурсов фауны
Рис. 69. Классификация отходов по их агрегатному состоянию и опасности воздействия на природную среду
Как видно из приведенного выше рис. 69, все отходы в той или иной степени воздействуют на окружающую среду, вызывая в ней ряд изменений, которые в ряде случаев приводят к состоянию экологического бедствия или чрезвычайной экологической ситуации (экологический кризис). В таблице 16 приведены признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия.
Таблица 16
Признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия
Показатель |
Экологическое бедствие |
Экологический кризис
|
Окружающая природная среда |
Глубокое необратимое изменение |
Устойчивые отрицательные изменения |
Здоровье населения |
Существенное ухудшение здоровья |
Угроза здоровью населения |
Естественные экосистемы |
Разрушение естественных экосистем |
Устойчивое отрицательное изменение состояния естественных экосистем |
По степени воздействия на окружающую среду промышленные отходы различаются по классам токсичности и степени опасности. Класс токсичности определяется на основе ПДК химических веществ, содержащихся в отходах. Индекс токсичности данного компонента рассчитывается по формуле:
Кi = ПДКi /(S + Cв)i , (94)
где: ПДКi – предельно допустимая концентрация токсичного вещества, содержащегося в отходе;
S – коэффициент, отражающий растворимость его в воде (величина безразмерная);
Св – содержание данного компонента в общей массе отходов, т/т;
i – порядковый номер данного компонента.
Суммарный же индекс токсичности рассчитывается по формуле:
n
Кz = 1 / n2 Ki . (95)
i=1
С помощью суммарного индекса токсичности по таблице 17 пределяется класс опасности отходов производства.
Таблица 17