Мероприятия по защите водного бассейна

 

В основном они связаны с:

· уменьшением или полным прекращением сброса сточных вод, особенно от промпредприятий;

· очисткой до необходимого уровня сбрасываемых сточных вод;

· рациональной организацией стоков и водозаборов.

а) ограничение стока

Согласно требованиям ГОСТ система обеспечения водопотребителей должна быть с оборотом воды. При повторном использовании сточных вод после очистки 90¼95% воды поступает в систему оборотного водообеспечения. Эффективность очистки оценивается коэффициентом использования воды и процентом ее потерь. Использование оборота воды позволяет снизить степень очистки до допустимой величины и уменьшить расходы на очистку.

Наиболее радикальным является создание бессточных производств. Для этих целей используется цикл комплексной очистки и обезвреживания стоков. Практически в большинстве случаев используется ограничение стока.

б) Очистка сточных вод

Обычно загрязнение происходит механическими (твердыми и жидкими), растворенными и органическими примесями. Соответственно этому подразделяются и способы очистки.

Очистка от твердых частиц производится, например, с помощью:

· процеживания на решетках и волокноуловителях крупных частиц размером до 25 мм;

· отстаивания в песколовках и отстойниках частиц размером до 0,25 мм, которые оседают под действием силы тяжести или всплывают с воздушными пузырьками (аэрируемые песколовки);

· отделения примесей в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов и центрифуг;

· фильтрования на зернистых и пористых материалах и т.д.

Методы отличаются по производительности, степени очистки, размеру улавливаемых частиц, возможности регенерации и т.д.

Очистка от жидких частиц маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется в основном путем:

· отстаивания частиц при всплытии в воде и удаления маслосборным устройством. Отстойники и маслоловушки при этом используются и для осаждения твердых частиц;

· отделения маслопродуктов в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов;

· очистки флотацией за счет интенсификации всплытия маслопродуктов воздушными пузырьками, к которым прилипают частицы масла;

· фильтрования за счет адсорбции частиц на поверхности фильтра и т.д.

Очистка от растворимых примесей основана на использовании физико-химических процессов. Основными методами являются:

· экстракция — процесс распределения загрязняющего вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Этот метод используется при высоких концентрациях ВВ, представляющих техническую ценность. В обрабатываемую воду вводится экстрагент, образующийся при этом экстракт выделяется, а затем производится восстановление экстрагента и повторное использование его в процессе очистки. Так, для очистки воды от фенола в качестве экстрагента используется бензол, а эффективность извлечения фенола достигает 80...95%.

· сорбция также используется для выделения ценных примесей. В качестве сорбентов используются природные пористые материалы— зола, торф, силикагели, алюмогели, активированные угли. Процесс сорбции обратим, поэтому примеси могут повторно использоваться в производстве.

· нейтрализация предназначена для очистки от кислот, щелочей, а также солей металлов. Для этого используется взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод, нейтрализация реагентами, фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, мел и др.). Этот процесс используется как для очистки, так и для предупреждения коррозии материалов водоотводящих систем и очистных сооружений.

· коагуляция— процесс разрушения коллоидных частиц с последующим образованием из «осколков» более крупных агрегатов (хлопьев). Далее они механически удаляются из стока. В качестве коагулянтов используются соли аммония, железа, магния. Эффективность очистки достигает 90...95%. Из-за образования большого объема хлопьевидного осадка (до 20% от объема воды) этот метод применяется для очистки незначительных стоков. Аналогичен процесс электрокоагуляции, когда разрушение частиц происходит за счет воздействия тока.

· ионообменные методы основаны на обмене между ионами растворенного вещества и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы (ионита). Эти методы позволяют довести состав воды до нормируемых концентраций и выделить из нее металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей.

· озонирование— применяется для очистки от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов за счет окисления их озоном и перевода в нетоксичные компоненты.

Очистка от органических примесей осуществляется биологическими методами, которые реализуются в естественных и искусственных сооружениях:

· естественные методы включают почвенные методы очистки в фильтрующих колодцы, траншеях, полях и в биологических прудах. Вода фильтруется слоем почвы. Накопленная микробиологическая пленка с органическими примесями окисляется образуя минеральные соединения.

· искусственные сооружения отличаются от естественных принудительной подачей компонентов для интенсификации биологической очистки. Для этого используются биологические фильтры с принудительной подачей воздуха и наличием в качестве фильтровальных материалов шлака, щебня, керамзита, пластмасс и т.п., аэротенки, в которых фильтром является активный ил, а окисление осуществляется сжатым воздухом, окситенки, отличающиеся от аэротенков подачей газообразного кислорода.

 

Нормирование загрязнения почв

 

Нормирование состоит в установлении гигиенических критериев, предотвращающих химическое загрязнения почвы. Химическое загрязнения почвы — изменение ее химического состава, возникшее под прямым или косвенным воздействием фактора землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения (МУ 2.1.7.730-99).

Основным нормируемым критерием гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК_П) химических веществ в почве. ПДК_П — это концентрация ВВ (в мг на кг почвы) в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

По своей величине ПДК_П существенно отличаются от концентраций для воздуха и воды из-за того, что поступление ВВ в организм человека происходит, в основном, через контактирующие с почвой среды — воздух, воду, растения, поэтому ПДК_П химического вещества в почве представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве. Используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

Обоснование ПДК_П базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментально:

· транслокационный характеризует переход вещества из почвы через корневую систему в растение (в зеленую массу и плоды);

· миграционный водный характеризует способность перехода вещества из почвы в грунтовые воды и водоисточники;

· миграционный воздушный характеризует переход вещества из почвы в атмосферный воздух;

· общесанитарный характеризует влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.

При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней содержания является лимитирующим и принимается за ПДК_П.

 

Защита почв

В основном защита почв состоит в борьбе с эрозией, засолением, заболачиванием и загрязнением. Эрозия или нарушение почвенных процессов подразделяется на ветровую, водную, техническую и ирригационную. Самая опасная и распространенная это водная эрозия— смыв плодородных слоев с наклонных поверхностей (от 1°). Ежегодно речной водой смывается 24×10⁹ т земли. Только на Кубани потери составляют около 7 млн. т земли, поэтому на равнине сооружаются заградительные валы высотой до 5 метров. К настоящему времени их общая длина составляет около 900 км. Водная эрозия дополняется ирригационной из-за нарушения правил полива. В результате ветровой эрозии ежегодно до 5×10⁸ т пыли попадает в атмосферу. Потери почв составляют в наиболее катастрофичные годы до 400 т/га. В 1928 г.пострадало около 400 тыс. км² земель от Дона до Днепра. При скорости ветра около 10 м/с был разрушен слой почвы до 12 см.

Для защиты от водной и ветровой эрозии используются пылезащитные насаждения (ветроломы), водозадержание и водопоглощение на полях, рациональная организация расположения полей и дорог, гидротехнические сооружения (дамбы, канавы, валы), террасирование склонов и т.д.

Основные мероприятия против засоления связаны с повышением эффективности использования воды и снижением потерь. Наиболее перспективным является облицовка каналов водонепроницаемыми материалами и сооружение оросительных каналов в закрытых трубопроводах. От засоления и заболачивания также используется дренаж почвы.

Комплекс мероприятий по защите от загрязнений почвы называется санитарной охраной почвы. Она включает защиту от загрязнения стоками и твердыми отбросами. Количество отбросов зависит от различных факторов и составляет ~200...300 кг/год на человека. За год в Москве накапливается до 1,5 млн. т бытового мусора.

Для защиты от твердых отбросов проводят:

· ежедневный организованный сбор отбросов;

· систематическое удаление отбросов на специально отведенные полигоны;

· утилизацию или обезвреживание отбросов.

Для обеззараживания используют:

· почвенные методы, основанные на самоочищающей способности почвы (поля ассенизации и поля запахивания);

· биотермические (усовершенствованные свалки, компостирование, биотермические установки);

· утилизация в сельском хозяйстве (парники, запахивание, утепленный грунт);

· механические установки (мусороперерабатывающие, мусоросжигающие).

В МГУП «Мосводосток» используется восстановление зараженного нефтепродуктами грунта при помощи специальной технологии, с использованием нескольких групп бактерий, перерабатывающих нефтеорганику. В результате получается плодородная почва для газонов. Эта технология ускоряет процесс восстановления в 6 раз (до 1 т. в месяц). Ранее из 150 тыс. т. грунта, вылавливаемых ежегодно из сливных коллекторов и канализационных сетей и содержащего остатки топлива, удавалось перерабатывать только 7 тыс. т. После внедрения новой технологии уже в 2005 году в Москве бактерии обрабатывалось около 20 тыс. т. грунта.

Проблема переработки очевидна на примере такого мегаполиса как Москва. Ежегодно в Москве утилизируют примерно 5,5 миллиона тонн бытовых отходов. Из них 1,4 млн. тонн составляет строительный крупногабаритный мусор, 250 тыс. тонн – медицинский мусор, 3,8 млн. тонн – мусор бытового происхождения. Самые большие мусорные полигоны в Московской области находятся в Хметьеве (65 км), Икше (70 км) и Тимохове (75 км), но их мощности уже исчерпаны. Вывоз мусора за 150-200 км от Москвы экономически невыгоден, поэтому вывозить мусор скоро станет некуда, т.к. мест для полигонов практически нет.

Первоначально проблема утилизации мусора в Москве решалась с помощью его сжигания. Первый завод («Спецзавод №2», Алтуфьево, САО) был запущен в 1975 году. Мощность – 75 тыс. т. в год. Затем были запущены еще два завода: в 1983 г «Спецзавод №3» (улица Подольских Курсантов, ЮАО), мощность – 200 тыс. т. и в 2003 г. «Cпецзавод 4» (промзона «Руднево», ВАО), мощность – 250 тыс. т. По словам мэра Москвы С.Собянина (2011 г.) на данный момент эти заводы утилизируют только 3,5% отходов, образующихся в Москве. К 2011 г. должны были заработать еще 10-11 МСЗ.

Опыт развитых стран показывает, что сортировка и переработка отходов является перспективным путем. Количество отходов, разрешенное для захоронения в странах ЕС, поэтапно уменьшается. Мусор используется в качестве топлива: мусоросжигательные заводы вырабатывают электроэнергию, тепло подается в оранжереи (Англия), во Франции дерево, бумагу, пластмассу, стекло, текстиль и другие отходы направляют в соответствующие центры вторсырья, в Японии уже много лет не закупают древесину для изготовления бумаги. Ее перерабатывают и заново пускают в производство. В странах ЕС 50% всех упаковочных отходов перерабатывается, причем 15% возвращается в производственный цикл. Во многих странах практикуется «селективный сбор» мусора, когда его сортируют сами жители. Это облегчает и удешевляет переработку и утилизацию.

В России м усоросжигание также признано экологически вредным, а заводы – нерентабельными. В Москве к 2016 году планируется закрыть все существующие предприятия, строиться будут только мусороперерабатывающие заводы.

В Государственной программе Москвы «Охрана окружающей среды» на 2012–2016 годы перспективы утилизации мусора связаны с увеличением доли вторичных ресурсов, извлекаемых из отходов и сокращением объемов захоронения отходов. Планируется снизить с 2010 г. к 2016 г. объемы захоронения практически в 3 раза:

· от промышленной деятельности с 4637 тыс. т. до 1605 тыс. т.;

· твердых бытовых отходов (ТБО) и крупногабаритного мусора (КГМ) с 4388тыс. т. до 1572 тыс. т.

На эту программу планируется истратить 33 млрд. руб. Главное направление в реализации этой программы – внедрение раздельного сбора мусора, на который столица должна перейти в 2013 году. Раздельный сбор и появление пунктов вторичной переработки должно снизить до 20% количество мусора, который необходимо будет захоронить на полигоне. Сейчас 15% мусора уже сортируется на мусоро-сортировочных станциях, которых в городе около десятка.

В ближайшей перспективе для автоматизации сортировки планируется использовать гидросепарацию, которая позволяет полностью разделяться отходы на фракции: бумагу, металл, стекло, которые затем перерабатываются во вторсырье, удобрения или энергию. Первый завод мощностью около 700 тыс. т. появится в ближайшие три года на люберецких полях аэрации. Он будет вырабатывать электроэнергию (60 МВт, из них 30 на потребности самого завода), перерабатывать картонные коробки для упаковки, дерево, полиэтиленовую тару и другой мусор на вторсырье и удобрения. Около 4% деревянных отходов пойдет на изготовление брикетов (в качестве дров), около 28% органических отходов путем брожения все-таки будет сжигаться по безопасной технологии, без вредных выбросов в атмосферу. Для работы таких заводов не понадобится использовать питьевую воду, т.к. они будут функционировать на переработанных сточных водах. Потребность Москвы составляет 10-12 таких заводов мощностью 2,2 млн. т. мусора в год.

Стоимость утилизации мусора на таком заводе обойдется в 2,5 раза дешевле, чем при сжигании (15-16 тыс. руб. за одну тонну). Сейчас стоимость сжигания в пять раз выше, чем захоронение на полигоне. Это связано с тем, что нужно улавливать наиболее опасные продукты сгорания и захоранивать наиболее токсичную часть золы (от 30 до 40 %).

Аналогичные планы реализуются в Московской области. Полигоны ТБО в МО планируется полностью закрыть к 2015 году, вместо них в регионе построят 17 мусороперерабатывающих комплексов.

В Московском регионе обнаружено более 100 несанкционированных свалок, а на территории России в результате проверки, которую Минприроды провело в начале 2012 года, выявлено 22098 несанкционированных свалок на суммарной площади 8619 га. Из них на землях населенных пунктов – 57,9%, в водоохранных зонах – 15,3%, на землях сельскохозяйственного назначения – 15,1%, на землях лесного фонда – 8,4%.

 

VI. ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ

 

Значительная часть неблагоприятных факторов среды формируется в физических процессах. Как и все прочие, эти факторы имеют естественное и антропогенное происхождение. Помимо рассмотренных ранее физических факторов, характеризующих состояние среды (например, параметры микроклимата) физические факторы сопутствуют энергетическим процессам:

· механическим (шум и вибрация);

· электромагнитным (излучение различного вида) и т.д.