Защита атмосферы и атмосферного воздуха
Для защиты воздушного бассейна от негативного антропоидного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами и используют следующие меры:
— экологизацию технологических процессов;
— очистку газовых выбросов от вредных примесей; § — рассеивание газовых выбросов в атмосфере;
— устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.
Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна рагрязнения — экологизация технологических процессов и ёрвую очередь создание замкнутых технологических цикл, безотходных и малоотходных технологий, исключающих гадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Экологизация технологических процессов предусматривали частности, создание непрерывных технологических процессов производства, замену местных котельных установок на грализованное тепло, предварительное очищение топлива лрья от вредных примесей, замену угля и мазута на природный газ, применение гидрообеспыливания, перевод на элек-йривод компрессоров, сваебойных агрегатов, насосов и др. шире применяют частичную рециркуляцию, т. е. повтор-использование отходящих газов.
Учитывая исключительную актуальность охраны атмосферного
воздуха от загрязнения отработанными газами (ОГ) автомобилей, первоочередной проблемой является создание экологически «чистых» видов транспорта. В настоящее время ведется поиск более «чистого» топлива, чем бензин. В качестве его заменителя рассматриваются экологически чистое
топливо, метиловый спирт (метанол), малотоксичный
шак и идеальное топливо — водород. Продолжаются интенсивные разработки по замене карбюраторного двигателя на
менee экологичные типы — дизельный, паровой, газотурбинй и др. В опытно-конструкторских бюро созданы пробные модели
автомобилей, работающих на энергии электрических аккумуляторов в черте города, а за его пределами переходящих на работу на обычных карбюраторных двигателях. Продолжаются работы по созданию идеального с точки зрения экологических требований вида транспорта — автомобиля на солнечных элементах.
К сожалению, нынешний уровень развития экологизации технологических процессов, внедрения замкнутых технологических циклов и т. д. недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. Поэтому на предприятиях повсеместно используются различные методе очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, N02, S02, S03 и др.), однако, с точки зрения будущего, аппараты пылегазоочи-стки по вышеуказанным причинам не имеют перспектив.
Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.
Очистка воздуха от пыли
Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы — оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пы-легазовый поток вводится в циклон через патрубок (рис. 20.2), далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли (бункер), откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.
Мокрые пылеуловители (скрубберы, турбулентные, газопромыватели и др.) требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури (рис. 20.3), которые обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 мкм и, как все мокрые пылеуловители, незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов.
18. Защита гидросферы.
| Защита гидросферы от вредных выбросов Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки промышленных выбросов. В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже, водная среда более ранима и чувствительна к загрязнениям. Защита гидросферы от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств: * рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода; * разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций с применением специально организованных и рассредоточенных выпусков; * использованием средств очистки стоков. Для стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно организовывать водозабор на технологические нужды ниже по течению реки, чем сброс сточных вод. Если при этом для технологических нужд требуется чистая вода, предприятие будет вынуждено осуществлять высокоэффективную очистку собственных стоков. Рассредоточенные выпуски стоков осуществляют через трубы, проложенные поперек русла реки, этим увеличивается интенсивность перемешивания и кратность разбавления стоков. Методы очистки сточных вод можно подразделить на: * механические; * физико − химические; * биологические. Механическая очистка сточных вод от взвешенных частиц (твердых частиц, частиц жиро−, масло− и нефтепродуктов) осуществляется: * процеживанием; * отстаиванием; * обработкой в поле центробежных сил; * фильтрованием; * флотацией. Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных волокнистых включений. Процесс реализуют на вертикальных и наклонных решетках с шириной прозоров 15...20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит. Очистка решеток и волокноуловителей от осадков частиц осуществляется вручную или механически. Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей с плотностью, большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях. Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм. Песколовки бывают с горизонтальным, вертикальным и круговым движением воды. Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах. Механизм действия гидроциклонов аналогичен механизму действия газоочистных циклонов. Под действием центробежной силы, возникающей во вращающемся потоке, происходит более интенсивное отделение взвешенных частиц от потока воды. Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки. Часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между собой частиц. В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п. Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых веществ. По направлению движения основного потока воды различают отстойники вертикальные, горизонтальные, диагональные и радиальные. Флотация заключается в обволакивании частиц примесей мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сто чную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены. В зависимости от способа образования пузырьков различают флотацию пневматическую (напорную, вакуум ную), пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию. На практике наибольшее распространение получила пневматическая, которая основывается на уменьш ении растворимости газа в воде при снижении его давления. При резком снижении давления происходит выделение из воды излишнего воздуха в виде пузырьков. Если вода с атмосферным давлением направляется в камеру под вакуумом, такая флотация назыв ается вакуумной; если из −под напора в открытую камеру, − напорной. Флотация осуществляется во флотационных камерах. Физико − химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (с олей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей. Как правило, физико − химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ. Из физико −химических методов наиболее распространены электрофлотационные, коагуляционные, реаген тные, ионообменные и др. Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотацией для удал ения маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей. Она осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, возникающего между па рами электродов (железные, стальные, алюминиевые). В результате электролиза воды образуются пузырьки газа, прежде всего легкого водорода, а также кисло рода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию на поверхность. Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках. Коагуляция − физико − химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и диспергированных части ц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устраняется мутность воды. В качестве веществ − коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа, сульфат ж елеза и др. Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в камерах, откуда вода направляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием. Необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа иногда получают электрохимическим путем. Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод химическими веществами – реаген тами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетокси чные или нерастворимые соединения. Последние затем могут быть удалены одним из описанных выше методов удаления взвесей и осветления во ды. Этот метод находит применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хлоридов, фтори дов и т.д. Разновидностью реагентного метода является процесс нейтрализации сточных вод. Согласно действующим нормативным документам сбросы сточных вод в системы канализации населе нных пунктов и в водные объекты допустимы только в случаях, если имеют рН = 6,5…8,5. Если рН сточных вод соответствует кислой или щелочной среде, сточные воды подлежат нейтрализации и до установленных значений рН. Ионообменная очистка сточных вод заключается в пропускании сточных вод через ионообменные см олы, которые подразделяются на катионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену катионы (чаще всего водорода Н+), и анионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену анионы (чаще всего гидроксильную группу ОН-). При прохождении сточной воды через смолы подвижные ионы смолы заменяются на ионы соответствую щего знака токсичных примесей. Например, катион тяжелого металла заменяет катион водорода, а токси чный анион соли металла − анион ОН-, происходит сорбирование токсичных ионов смолой. Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворен ые и коллоидные органические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельно сти. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сто чных вод. Бактерии находятся в активном иле, представляющем собой темно − коричневую или черную жи дкую массу, обладающую землистым запахом. С биологической точки зрения активный ил − это скопление аэробных бактерий в виде зоогелей. Кроме микр обов в иле могут присутствовать простейшие (в аэротенках), черви, личинки насекомых, водные кл ещи в биофильтрах. Биологическую очистку ведут или в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологич еские пруды), или в специальных сооружениях: аэротенках; биофильтрах. Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно прот екают сточные воды, смешанные с активным илом. Эффект биологической очистки обеспечивается постоянным перемешиванием сточных вод с активным ило м и непрерывной подачей воздуха через систему аэрации аэротенка. Активный ил затем отделяется от воды в отстойниках и вновь направляется в аэротенк. Биологический фильтр − это сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтр уется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая из прикрепле нных форм микроорганизмов. Крупные промышленные предприятия имеют различные производства (механообрабатываю щее, гальваническое, литейное, окрасочное, кузнечное и т. д.), которые дают различный состав загряз нения сточных вод. Водоочистные сооружения таких предприятий выполнены следующим образом: отдельные производства им е ют свои локальные очистные сооружения, аппаратурное обеспечение которых учитывает специфику загрязн ения и полностью или частичке удаляет их, затем все локальные стоки направляются в емкости – усредните ли, а из них на централизованную систему очистки до значений, установленных для предприятия предельно допустимых сбросов. Возможны и иные варианты системы водоочистки в зависимости от конкретных условии й |
19. Защита литосферы
Литосфера – это каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Верхняя часть литосферы в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Основные значимые составляющие литосферы: почвы, горные породы и их массивы, недра.
Причины нарушения верхних слоев земной коры:
· добыча полезных ископаемых;
· захоронение бытовых и промышленных отходов;
· проведение военных учений и испытаний;
· внесение удобрений;
· применение пестицидов.
В процессе преобразования литосферы человек извлек 125 млрд. т угля, 32 млрд. т нефти, более 100 млрд. т других полезных ископаемых. Распахано более 1500 млн. га земель, заболочено и засолено 20 млн. га. При этом лишь 1/3 часть всей извлекаемой горной массы вовлекается в оборот, а используется в производстве ~7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах.
Методы защиты литосферы
Можно выделить следующие основные направления:
1. Защита почв (см. гл.7).
2. Охрана и рациональное использование недр: наиболее полное извлечение из недр основных и попутных полезных ископаемых; комплексное использование минерального сырья, включая проблему утилизации отходов.
3. Рекультивация нарушенных территорий.
Рекультивация – это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий (при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведения земельных участков в безопасное состояние.
Различают рекультивацию техническую, биологическую и строительную.
Техническая рекультивация представляет собой предварительную подготовку нарушенных территорий. Проводится планировка поверхности, снятие верхнего слоя, транспортировка и нанесение плодородных почв на рекультивируемые земли. Засыпаются выемки, разбираются отвалы, поверхность выравнивается.
Биологическая рекультивация проводится для создания растительного покрова на подготовленных участках.
Строительная рекультивация – при необходимости возводятся здания, сооружения и другие объекты.
4. Защита массивов горных пород:
· Защита от подтопления – организация стока грунтовых вод, дренаж, гидроизоляция;
· Защита оползневых массивов и селеопасных массивов – регулирование поверхностного стока, организация ливневых коллекторов. Запрещается строительство зданий, сброс хозяйственных вод, вырубка деревьев.