Основные направления инженерной защиты окружающей среды

Несмотря на принимаемые меры (экономические, юридические, управленческие) по исправлению негативной экологической ситуации, биосферные противоречия усиливаются. В связи с этим можно выделить три взаимосвязанных уровня их технологического преодоления.

На первом уровне совершенствуются традиционные методы решения экологических проблем, т.е. создаются более эффективные очистные сооружения, фильтры и т.д. Это традиционный путь преодоления биосферных противоречий.

На втором уровне реализуются представления об относительно замкнутых технологических процессах. На этом уровне предполагается расширение утилизации элементов производственного цикла.

На третьем уровне осуществляется идея сравнительно безотходных технологических процессов: отходы одного цикла служат сырьем для другого производственного процесса.

С созданием безотходных (биосферосовместимых) технологий связывается эффективное преодоление биосферных противоречий.

Однако достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму закону термодинамики. Создать абсолютно замкнутый круговорот теоретически возможно, но все равно будут потери энергии в виде тепла. Поэтому термин «безотходная технология» условен, и правильнее использовать термин «малоотходная технология».

Природные круговороты веществ являются практически замкнутыми. В естественных экосистемах вещество и энергия расходуются экономно, и отходы одних организмов служат важным условием существования других. Антропогенный круговорот веществ разомкнут, сопровождается большим расходом природных ресурсов и большим количеством отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Создание даже самых совершенных очистных сооружений не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Вот почему основной задачей является разработка технологий, позволяющих сделать антропогенный круговорот как можно более замкнутым, – безотходных или малоотходных технологий.

Малоотходная технология – такой способ производства, который обеспечивает максимально эффективное использование сырья и энергии с минимумом отходов и потерь энергии.

Важным условием малоотходной технологии является рециркуляция – повторное использование материальных ресурсов, позволяющее сэкономить сырье и энергию и уменьшить образование отходов.

В комплекс мероприятий по сокращению количества токсичных отходов и уменьшению их воздействия на окружающую природную среду входят:

• разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;

• разработка бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;

• создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

• создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

Весьма перспективным в области охраны окружающей среды является использование биотехнологии. Биотехнология – это методы и приемы получения полезных для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью живых организмов (микроорганизмов). Достижения биотехнологии позволяют решать следующие задачи [1]:

• биологическая очистка природных и сточных вод от органических и неорганических загрязняющих веществ;

• утилизация твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов путем их сбраживания;

• микробное восстановление почв, загрязненных в первую очередь органическими веществами;

• использование микроорганизмов для нейтрализации тяжелых металлов в осадках сточных вод и загрязненных почвах;

• компостирование (биологическое окисление) отходов растительности;  создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.

В решении общей проблемы защиты биосферы от антропогенного воздействия большое значение имеет решение основных научно-технических проблем:

1. Очистка сточных вод от вредных примесей с использованием методовэлектролиза, дистилляции, мембранной и ионно-обменной технологии.

2. Создание химических и физико-химических методов захоронения визолированные глубинные пласты земли высокотоксичных отходов. Создание соответствующего аппаратурного герметического обеспечения.

3. Использование научных методов переработки твердых и жидкихотходов и их утилизации.

4. Разработка высокоэффективных методов для улавливания токсичныхгазов.

5. Дальнейшее освоение новейших источников энергии – ветра, солнца,геотермального тепла и включение их в «большую энергетику».

6. Создание научных основ системы технико-экономических показателей,не допускающих в производство процессов, наносящих ущерб окружающей среде.

Охрану окружающей среды от техногенного воздействия можно представить как охрану абиотических и биотических компонентов биосферы: земли, воздуха, воды, растительного и животного мира [6 – 14, 18].

Охрана земли

Почва – важнейший природный ресурс. Основными мероприятиями по охране почв являются:

1. Защита почв от эрозии: агротехнические мероприятия,снегозадержание, лесомелиорация, гидротехнические сооружения, создание ветроустойчивого поверхностного слоя.

2. Охрана почв от засоления и заболачивания: дренаж территории,создание лесополос по каналам, гипсование, трехъярусная вспашка.

3. Защита почв от загрязнения: установка очистных сооружений,разумное использование химикатов при обработке почв.

4. Закрепление и освоение почв.

5. Рекультивация земель – процесс восстановления разрушенных земель.

Охрана воздушной среды

Основные источники загрязнения воздушной среды – промышленность и автотранспорт. Решение проблемы получения чистого воздуха – в создании очистных сооружений и переход к технологиям, менее чувствительным для окружающей среды (например, замена традиционного топлива в автомобилях на другое, менее токсичное).

К мероприятиям, направленным на предотвращение и предупреждение загрязнения воздуха, относятся совершенствование существующих и внедрение новых технологий, улучшение состава топлива, рациональное размещение источников вредных выбросов.

Охрана водных ресурсов.

Основной задачей охраны водных ресурсов является защита вод морей, океанов, рек, озер от загрязнения.

Для предотвращения загрязнения водоемов идеальным способом является переход к замкнутым циклам производства, которые основаны на следующих принципах:

• создание на предприятиях единой системы водного хозяйства;  водоотведение и очистка сточных вод перед их повторным использованием;

• водообеспечение, в основном за счет очищенных производственных городских сточных вод;

• утилизация извлеченных из сточных вод ценных компонентов.

Экономия воды может быть достигнута сокращением водяного охлаждения за счет других способов охлаждения (например, воздушного).