Экология и здоровье человека

     а) Дистилляция (выпаривание) – хорошо освоенный и широко применяемый  метод. Мощность выпарных установок  составляет 15–30 тыс. м³ в сутки. Одни из самых мощных выпарных установок располагаются на предприятиях атомной энергетики, где необходимо опреснение морской воды, например, в г. Шевченко (реактор на быстрых нейтронах). Основным недостатком этого способа является большой расход энергии – 0,020 Гкал/т. Геоопреснительные установки невелики по мощности (< 20 м³/с.), а стоимость опреснения велика.

     б) Вымораживание. При медленном охлаждении соленой воды из нее в первую очередь  выделяются кристаллики льда, практически  не содержащие солей. По сравнению с  дистилляцией вымораживание имеет  энергетические, технологические, конструкционные  преимущества.

     в) Мембранный метод. Это электродиализ  и гиперфильтрация, или обратный осмос. Электродиализ – современный метод деминерализации и концентрирования растворов. Основан на направленном переносе ионов диссоциированных солей в поле постоянного тока через ионселективную мембрану из естественного или синтетического материала. Схема электродиализа представлена на рис. 4.6. За рубежом этот метод получил широкое распространение для обессоливания морской воды. Например, установка в Ливии на 20 тыс. м³/с., в США – на 400 тыс. м³.

      Метод обратного осмоса – это  процесс разделения водных растворов  путем их фильтрования через полупроницаемую  мембрану под действием давления выше осмотического (до 6–8 МПа).

     Процесс характеризуется небольшими энергозатратами. За рубежом освоено производство установок производительностью до 1 тыс. м³/с. У нас работают установки меньшей мощности, но есть разработки и проекты на большие мощности. Основные трудности этих методов – в создании полупроницаемых мембран и давления.

     г) Ионный обмен. Метод широко применяется  во всех странах мира. До настоящего времени этот метод является основным для приготовления глубоко обессоленной воды для АЭС и ТЭС с котлами  сверхвысокого и критического давления. Кроме того, метод ионного обмена широко используется в водооборотных  циклах на предприятиях для концентрирования и извлечения из сточных вод ценных компонентов (например, тяжелых металлов).

     Основной  недостаток общепринятых технологических  схем ионного обмена – избыток  растворов солей после регенерации ионообменных фильтров. Велик расход воды на собственные нужды (20–60% от производительности). Существует необходимость удаления органических веществ, чтобы избежать отравления ионитами. Поэтому ионный обмен с большим допущением можно назвать методом обессоливания сточных вод, скорее это технологический прием получения воды высокой степени очистки.

     Очень широкое применение этот метод нашел  в практике умягчения воды, т. е. избавления ее от солей постоянной жесткости.

     6. Удаление остаточных органических веществ

     После биохимической очистки могут  остаться органические вещества, плохо  усваиваемые микроорганизмами. Лучший способ их удаления – адсорбция  активированным углем, который затем  регенерируется при нагревании.

     Обычно  сточные воды пропускают через колонки  с активированным углем, где обеспечен  контакт с ним в течение 20– 40 мин. Это весьма эффективный метод, позволяющий очистить сточные воды до БПК < 1 мгО₂/л (меньше нормы по ГОСТ). Аппаратура для применения этого метода довольно простая.

     Адсорбция активированным углем эффективна для  большинства органических соединений и используется для очистки бытовых  стоков, жидких отходов перегонки  нефти, фенолов и других ароматических  соединений.

     С целью перехода на более рациональное потребление воды и сокращения сброса загрязнений в водные объекты  разработаны оптимальные нормы  и укрупнены удельные показатели водопотребления и водоотвода для  различных отраслей народного хозяйства  с учетом совершенствования технологических  процессов.

     Введены в эксплуатацию замкнутые системы  водного хозяйства на Краснодарском  витаминном заводе, Липецком металлургическом комбинате.

     В 1996 г. в г. Москве была проверена водоохранная деятельность на территории города. Установлено, что к основным нарушениям относятся неудовлетворительная эксплуатация и состояние водоочистного оборудования, отсутствие разрешений на спецводопользование, сброс сточных вод с превышением нормативных показателей. Участились случаи аварийных и залповых выбросов загрязняющих сточных вод на рельеф местности и в водоемы. В 1996 г. в водоемы города было сброшено 1305 тыс. т загрязняющих веществ (нефтепродуктов, тяжелых металлов, нитратов, хлоридов, взвешенных веществ и др.), но это почти в 2 раза меньше, чем в 1995 г. Количество загрязняющих веществ, сброшенных в 1996 г., составляет 22 наименования (табл. 4.3). Количество воды, используемой в оборотно-повторном водоснабжении, растет недостаточно: лишь на 16 предприятиях строятся очистные сооружения, а также системы оборотного водоснабжения.

     4.4. Охрана литосферы

     Твердые бытовые отходы и их утилизация. Общая площадь суши Земли составляет 149,1 млн км², из них пригодны для обитания людей 133 млн км².

     Основные  виды загрязнения литосферы –  твердые бытовые и промышленные отходы. На одного жителя в городе в  среднем приходится в год примерно по 1 т твердых отходов, причем эта  цифра ежегодно увеличивается.

     В городах под складирование бытовых  отходов отводятся большие территории. Удалять отходы следует в короткие сроки, чтобы не допускать размножения  насекомых, грызунов, предотвращать  загрязнение воздуха. Во многих городах  действуют заводы по переработке  бытовых отходов, причем полная переработка  мусора позволяет городу с населением в 1 млн человек получать в год до 1500 т металла и почти 45 тыс. т компоста – смеси, используемой в качестве удобрения. В результате утилизации отходов город становится чище, кроме того, за счет освобождающихся площадей, занятых свалками, город получает дополнительные территории. Например, в Москве к 1990 г. было зарегистрировано 150 свалок, из них только 3 – действующие. Часть новых кварталов Москвы размещена на территории бывших свалок, и поскольку во время строительства еще не было правильно организованных технологий свалок, то в этих районах города необходим особенно тщательный контроль воздуха на присутствие токсичных веществ.

     Правильно организованная технологическая свалка – это такое складирование  твердых бытовых отходов, которое  предусматривает постоянную, хотя и  очень долговременную, переработку  отходов при участии кислорода  воздуха и микроорганизмов. На рис. 4.7 дана схема безопасного захоронения  отходов, которая может послужить  иллюстрацией к вышесказанному, хотя она относится к промышленным отходам, но принцип складирования  отходов, представленный на этой схеме, надежно обеспечивает охрану территории ОС.

На рисунке представлен разрез безопасного хранилища, построенного фирмой «Olin Chemical» для размещения отходов производства хлора и щелочи со своего завода в Чарлстоне (США). Дно камеры выстлано слоем земли и натриевой бентонитовой глины. В этом же слое предусмотрена система контроля любых утечек различных веществ из сбрасываемых отходов. Выше этого слоя уложен еще один слой бентонита и земли. 'Поверх второго слоя размещена система сбора ливневых стоков с насосом. Попавшая в отходы дождевая вода собирается, откачивается и направляется в очистные установки. Для хранилищ, предназначенных для размещения жидких органических отходов, требуется изоляция из синтетических материалов, а не из глины, поскольку через глину в конце концов происходит утечка органических жидкостей.

     На  заводе по сжиганию бытовых отходов  наряду с обезвреживанием происходит максимальное уменьшение их объема (до 90% исходного). Однако необходимо учитывать, что сами мусоросжигающие заводы могут загрязнять окружающую среду, поэтому при их проектировании обязательно предусматривается очистка выбросов в ОС. Производительность таких заводов по сжигаемым отходам приблизительно 720 т/с. при круглогодичном и круглосуточном режимах работы.

     В сельскохозяйственных районах строятся заводы по переработке старой полиэтиленовой пленки. Например, из собранной за год (более 1500т), очищенной от грязи пленки получают 1300 т труб, которые используют в мелиорации и в крупнопанельных  домах.

     В Японии, стране высокой бытовой культуры, налажен сбор в специальные контейнеры отходов полиэтилена, которые затем  прессуются и из них создаются  острова в Тихом океане для  захоронения неутилизируемых в настоящее время отходов (например, ядерных отходов).

     Во  многих странах Европы вблизи больших  магазинов установлены контейнеры для банок и бутылок разного  цвета. Специалисты подсчитали, что  на собранном таким образом сырье  в городе с населением 0,5–1,0 млн человек может в течение года работать стекольный завод.

     Твердые промышленные отходы и их переработка. В результате промышленной деятельности человека происходит загрязнение почвы, что приводит к выводу из строя земель, пригодных для сельского хозяйства. Основные виды промышленных отходов – шлаки тепловых электростанций и металлургических заводов, породные отвалы горнодобывающих предприятий и горнообогатительных комбинатов, строительный мусор и т.д. В особую группу выделяют загрязнение почвы нефтепродуктами и другими химическими веществами (в авиационной и других технологиях – это твердые осадки гальванованн и продукты травления металлов), которые пагубно воздействуют на почвенные микроорганизмы и корневую систему растений.

     Объем извлекаемой из недр горной массы  в нашей стране составляет свыше 15 млрд т/год. В хозяйственный оборот вовлекается около трети всего минерального сырья, а на производство готовой продукции расходуется менее 7% добытых полезных ископаемых. Очевидно, что нельзя без конца наращивать и без того колоссальные потоки отходов и попутных продуктов.

     В железосодержащих шламах аглофабрик черной металлургии, например, содержится больше железа, чем в добываемой руде. Вместе с тем промышленность стройматериалов и стройиндустрия добывают и потребляют ежегодно 3,5 млрд т нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена отходами. Хозяйство нашей страны несет также огромные потери, связанные со складированием отходов. В результате только на транспортировку 1 т отходов и содержание отвалов расходуются огромные средства (приблизительно от 15 до 80 тыс. руб.).

     Строительство комбинированных производств и  отдельных технологических установок  по переработке отходов особенно целесообразно в промышленных районах  с большой потребностью в строительных материалах, изделиях, конструкциях. Например, методом катализированной кристаллизации стекла на основе доменных шлаков у  нас в стране получают шлакоситаллы. Высокие физико-механические и физико-химические свойства шлакоситаллов, в первую очередь их износостойкость и химическая устойчивость, в сочетании с декоративностью делают их ценнейшим строительным материалом. Только в Москве шлако-ситалл нашел применение при строительстве таких известных объектов, как павильон «Металлургия» на ВВЦ (Всероссийский выставочный комплекс), аэропорт Шереметьево, универмаг «Москва», Центральный городской аэровокзал и др.

     Груды старых шин от автомобилей различных  марок на территории Чеховского регенераторного  завода под Москвой – уже не свалка, а склад исходного сырья  для производства резиновой крошки и регенерата – пластичного материала, частично заменяющего каучук в различных  резиновых изделиях, в том числе  и в новых шинах. Одна тонна  регенерата – продукта переработки  старых покрышек, позволяет сэкономить 400 кг синтетического каучука.

     Все развитые страны имеют планы по созданию чистых (так называемых безотходных) технологий. Например, программа по экологии правительства Нидерландов  до 2000 г. предусматривала уменьшить количество отходов, поступающих на сжигание, с 60 до 35%, на захоронение – с 55 до 10%.

     В 1987 г. Конгресс США принял поправку к закону по опасным и твердым отходам, запрещающую захоронение отходов без их предварительной обработки по самым современным технологиям.

     В качестве примера промышленной переработки  твердых бытовых отходов на рис. 4.8 приведена схема технологии итальянской  кампании «Сорайн Чеккини».

В России в 1991 г. была разработана программа, в которой предусматривался в целях комплексной переработки природных ресурсов и сырья переход на безотходные и малоотходные производства. При этом обеспечивались независимость экологической экспертизы и создание кадастра вторичных ресурсов для учета вторичного сырья. Однако этот процесс в связи с коренной перестройкой самой системы хозяйствования сильно затягивается, что усугубляет положение с охраной литосферы на территории России и стран СНГ.

     Заключение