Екологізація техніки та технологій в місті Донецьк

Якість геотермальної енергії звичайно невелика і краще її використовувати для опалювання будівель та інших споруд або для попереднього підігріву робочих тіл звичайних високотемпературних установок. Такі опалювальні системи вже діють в багатьох країнах світу. Якщо тепло з надр виходить при температурі приблизно 150°С, то є сенс говорити про перетворення його в електроенергію. Декілька важливих достатньо потужних ГеоТЕС вже запущені в Італії, Новій Зеландії, США.

Енергія океанів

Величезні кількості енергії можна отримати від морських хвиль. Потужність, яка переноситься хвилями по глибокій воді, пропорційна квадрату їх амплітуди і періоду. Тому найбільший інтерес становлять довгоперіодні хвилі великої амплітуди, котрі дозволяють знімати з одиниці довжини гребеня в середньому 50-70 кВт/м.

Можливість перетворювати енергію хвиль в електроенергію доведено вже давно. В останні роки зацікавленість до хвильової енергетики різко зросла в Японії, Англії, країнах Скандинавії.

Припливні коливання рівня у велетенських океанах планети можна прогнозувати. Основні періоди цих коливань - добові (24 години) та на півдобові (12 годин 25 хвилин). Різниця рівнів між послідовними найвищими та найнижчими рівнями води - висота припливу. Діапазон зміни цієї величини складає 0,5-10 м. Під час припливів і відпливів рух водних мас утворює припливні течії, швидкість яких у прибережних протоках і між островами більше 5 м/с.

ПЕС побудовані і вже 10-25 років успішно працюють на 3-х континентах: промислова Ране потужністю 240 МВт (Франція), дослідні - Кислогубська потужністю 0,4 МВт (Росія), Цзянсян потужністю 3,2 МВт (Китай) та Аннаполіс потужністю 20 МВт (Канада).

1.5 Сільське господарство в пригородах

Сільське господарство - одна з основних і життєво важливих галузей виробництва України. Сільськогосподарське виробництво - складна, цілісна, в першу чергу біологічна, система репродукції енергії за участю природних, соціальних, економічних і технічних факторів.

Галузь сільськогосподарського виробництва, в якій відбувається накопичення органічної речовини шляхом вирощування культурних рослин, називається рослинництвом. Рослинництво в свою чергу поділяється на ряд самостійних галузей: вирощування польових культур, овочівництво, плодівництво, квітникарство, луківництво, лісівництво та ін. Важливою особливістю рослинництва є його сезонність, пов'язана з тим, що у звичайних умовах культурні рослини здатні давати врожай лише у без морозний період. Займаючись рослинництвом, людина зіштовхується з багатьма умовами, що постійно змінюються. Щоб забезпечити рослину необхідними факторами життєдіяльності, треба створити сприятливі умови шляхом своєчасного і високоякісного виконання всіх польових робіт. Сільськогосподарські угіддя України - 40,8 млн. га. З них рілля складає 79,7%, 6,7 млн. га - сінокоси і пасовища. Сільськогосподарське освоєння території країни перевищило допустимі норми, а рівень розораності сільськогосподарських угідь найвищий у світі.

Отже, приріст продукції землеробства в майбутньому можливий лише за рахунок підвищення родючості ґрунтів. Продуктивність орних земель територіально диференційована, тому для їх оцінки використовують земельний кадастр.

Найбільш дійовим способом поліпшення родючості землі і збільшення виробництва сільськогосподарської продукції є меліорація. Нині площа меліорованих земель - 5,9 млн. га (14% площі с/г угідь), на них виробляють понад 20% продукції землеробства. В Україні вже сформувалися Поліський гідромеліоративний комплекс, основними завданнями якого є ліквідація надмірного заболочення і перезволоження земель; Степовий, що має забезпечити посушливі райони водою завдяки зрошувальній меліорації земель.

Рослинництво тісно пов'язано з іншою важливою галуззю сільськогосподарського виробництва - тваринництвом. Якщо рослинництво забезпечує тваринництво кормами, то від тваринництва воно в свою чергу одержує органічні добрива. Тваринництво займається розведенням сільськогосподарських тварин. Воно забезпечує населення продуктами харчування (молоко, масло, м'ясо, яйця, мед та ін.), а переробну промисловість - сировиною (вовна, пух, хутро, шкіра тощо). Тваринництво поділяється на галузі: скотарство, свинарство, вівчарство, конярство, крільництво, птахівництво, рибництво, бджолярство, шовківництво та розведення пушних звірів.

На с/г виробництво впливають кількість опадів, водозабезпечення території, обсяг і якість води в різних природних зонах. Для України характерний низький рівень водозабезпечення, нерівномірне розміщення водних ресурсів. Найбільш сприятливими для розвитку рослинництва є степова і лісостепова зони.

Зернові культури займали останніми роками 42-47% посівних площ. Основними зонами виробництва зерна є Степ і Лісостеп, де виробляють відповідно по 45 і 40% його загального обсягу.

Озима пшениця - основна продовольча зернова культура, посіви якої займають до половини зернового клину. Найвища концентрація їх у степовій (понад половину посівів) і лісостеповій зонах (понад третину). Значно менше посівних площ під озимою пшеницею на Поліссі. Озиме жито вирощують в основному на Поліссі (понад 60% усіх його посівів), в районах Карпат і деяких лісостепових районах. Ярий ячмінь - друга зернова культура за площею посівів (після пшениці) і валовими зборами зерна. Посіви розміщені переважно в північному Степу і Лісостепу, а також в передгірських та гірських районах Карпат. Озимий ячмінь вирощують у південному Степу та у передгірських і гірських районах Криму. Овес як допоміжна фуражна культура найбільшу частку в структурі посівних площ займає на Поліссі і в районах Карпат. Основні посіви кукурудзи зосереджені в Степу і південній частині Лісостепу. Просо, гречка, рис, сорго - цінні круп'яні культури. Просо, завдяки його посухостійкості, вирощують переважно у степових областях, хоча найбільші врожаї одержують у лісостепових. Гречку вирощують у лісостепових і поліських областях, менше - у степових. Рис в Україні почали сіяти з 30-х рр. У 1933 р. посіви рису здійснювали у Херсонській, Миколаївській, Одеській областях та Криму. Серед зернобобових культур в Україні найбільш поширені горох, люпин, вика, менше - соя, сочевиця, квасоля, боби, чина та ін. Середня врожайність зернових у 1995 році становила 31,2 ц/га. Частка технічних культур становить 12,1% посівних площ. Цукровий буряк - основна технічна культура України. Під ним зайнято 39,3% посівних площ технічних культур. У лісостеповій зоні зосереджено більшість посівів цукрових буряків. Найбільшою концентрацією посівів характеризуються Вінницька, Хмельницька, Тернопільська, Черкаська та Чернівецька області. Решта посівів знаходиться в північному Степу, південному Поліссі та Передкарпатті. Україна - найбільш бурякосіючий регіон у світі. Валовий збір цукрових буряків у 1995 р. становив 29,6 млн. т. Посівні площі соняшнику, основної олійної культури країни (53,9%), розміщені в північному і центральному Степу. Крім соняшника вирощується клещевина, рапс. Льон-довгунець вирощують на Поліссі і в передгір'ях Карпат. Найбільші посівні площі під культурою знаходяться в Житомирській, Чернігівській, Київській, Рівненській.

1.6 Рекреаційних санітарно-захисних зон і зон зелених насаджень

У комплексі заходів щодо очищення атмосфери сучасного міста від забруднень і зниження рівня шуму особливе значення надається міським зеленим насадженням - гігантським зеленим фільтрам (паркам, садам, бульварам). В деяких випадках зелені насадження захищають міські об'єкти від шкідливих викидів, що проникають з суміжних районів, в інших випадках - локалізують і поглинають викиди промислових підприємств і транспорту.

Зелені насадження сприяють утворенню постійних повітряних течій, котрі перемішують і розбавляють повітря, виносячи шкідливі гази у верхні шари атмосфери. Підраховано, що хвойний ліс з площі в 1 га за добу виділяє в атмосферу 4 кг летких фітонцидів, листяний ліс - біля 2 кг, тому в лісовому повітрі порівняно з міським значно менше хвороботворних мікроорганізмів. Так, в 1 м³ лісового повітря міститься 490 бактерій, а в 1 м³ міського їх число досягає 3600. Міські озеленені площі являють собою посадки чотирьох типів: газони, що складають 70% площі, відведеної під насадження; дерева займають біля 9% площі; кущі - приблизно 6%; квіти - 1%. На озеленених площах розташовані садові форми і майданчики, які займають 14% озелененої площі.

Одне з важливих місць у розвитку міського господарства займає проблема благоустрою та санітарного утримання міських територій. Санітарний стан міст значною мірою залежить від організації прибирання та переробки побутового сміття. Щорічно у містах країни утворюється понад 40 млн. м³ твердих побутових відходів. Сьогодні більше 90% сміття складується не 656 санкціонованих звалищах загальною площею 2,6 тис. га, а і на тисячах несанкціонованих звалищах. Увесь цей ланцюжок збирання й транспортування сміття в Україні не відповідає вимогам.

У містах переважають споруди трьох типів: виробничі, адміністративні та побутові. Для міського будівництва важливим елементом є створення санітарно-захисних зон навколо промислових об'єктів. Житлові райони міста намагаються розмістити на відстані від заводів і фабрик, але це створює іншу проблему - виникає необхідність будівництва транспортних артерій, які забруднюють міське середовище. Екологічне нормування в містобудуванні недосконале і часто порушується з суто місцевих міркувань або задля економії коштів. Розташування житлових кварталів таке, що не забезпечує достатньої вентиляції або, навпаки, створює постійні протяги. Відсутність медико-екологічного контролю при спорудженні житлових та виробничих приміщень веде до появи все більшої кількості "хворих" будинків. Люди, які мешкають у них, скаржаться на постійну втомленість, дратівливість, депресію.



Розділ 2. Принципи, на яких засновано екологічність техніки і технології в місті

Одним із техніко - економічних показників виробництва є ступінні перетворення сировини в цільовий продукт. В більшості виробництв при переробці природної сировини основний продукт складає не велику частину, а найбільша частина припадає на відходи. Ці відходи зберігаються в відвалах, які займають великі території , завдаючи шкоди навколишньому середовищу і економіці народного господарства.

Велика частка відходів являється сировиною для інших виробництв. Раціональне використання природної сировини досягається шляхом введення: маловідходних, екологічних і комплексних технологій, розробка і освоєння ресурсозберігаючих технологій є найважливішим запитанням економіки. Комплексна переробка сировини включає декілька виробничих продуктів, які задовольняють вимогам ( якості, ціною і користуються попитом в даному районі).

В відповідності з економікою в регіоні необхідно дотримувати баланс між виробництвом продукції і споживанням. Порушення цього балансу приводить до збільшення відходів і витрат на перевезення продукції. При комплексній переробці сировини і повного використання його якостей всі продукти становляться цільовими. З економічної точки зору найбільш ефективним являється технологія, яка забезпечує найбільший вихід продукції при найменших втратах сировини, енергії, часу на одиницю продукції - це відображає екологічна характеристика технології(ЕХТ).

Доданок, який відображує матеріалоємність, і визначає кількісну характеристику сировини. Найбільш краща сировина не містить летких компонентів. Механічні втрати відбуваються в процесі виробництва і в рівні його організації. Відображує енергетичні втрати. Характеризує технічний рівень культури виробництва, так як зменшення часу на виробничий процес призводить до збільшення оборотності фінансових коштів.

Аналіз рівня ЕХТ показує, що кожен із трьох доданків рівна менше одиниці, а сума їх менше трьох. Більш високі показники ЕХТ показують про більш високу її екологічність, більш сучасну технологію, більш високу організацію виробництва в меншому екологічному збитку.

Для більш повної екологічної характеристики необхідно враховувати такі характеристики, як вміст радіоактивних речовин, токсичних домішок.



Розділ 3. Інженерний захист навколишнього середовища

3.1 Інженерні природоохоронні заходи

Підрозділяються на 3 групи:

1.Інженерні заходи направлені на вдосконалення існуючих і розробку нових технологічних ліній, машин, матеріалів, які використовуються в виробництві з метою виключення або зменшення впливу на навколишнє середовище.

Заходи, які входять в інженерну групу, підрозділяються на:

- організаційно-технічна включає ряд впливів направлених на дотримання регламенту на виробництві, очищенням стічних вод, контроль за справністю обладнання і дотримання капітальних регламентів. Головним являється виключення залпових викидів забруднюючих речовин, укрупненню виробництва. На таких підприємствах можливе більш широке удосконалення технології по шляху зниження викидів, скидів і застосуванню очисних споруд.

- інженерно-технологічні заходи дозволяють змінювати характеристики джерел впливу, визначається їх інтенсивність.

Для реалізації інженерних заходів необхідні додаткові затрати на модернізацію виробництва уловлення, очистку, запобігання викидів забруднюючих речовин і доведення його до величин для забезпечення самовідновлення компонентів природного середовища і не нанесення збитків навколишньому середовищу.

2.Екологічні заходи забезпечують самовідновлення забрудненого природного середовища або самовідновлення при порушенні її компонентів.

Екологічні заходи діляться на 2 підгрупи:

- абіотичні;

-біотичні.

Підгрупа абіотичні основана на фізичних і хімічних процесах, протікаючи на всіх компонентах біосфери, які дозволяють знизити небезпечний антропогенний впливів.

Біотичні основані на використанні живих організмів, забезпечуючи функціонування екосистем в зоні виробництва:

-біорекультивація;

-біоочищення стічних вод;

3.Група організаційно зв'язана з управлінням структурою і функціонуванням створених або існуючих природно-промислових системи.

Підрозділяється на: планові і оперативні.

Планові розраховані на довготривалу перспективу з урахуванням розвитку виробництва, не виробничих промислових структур і виробничих систем. Основу складають заходи, які забезпечують раціональне розміщення одиниць структури в природно-промислових комплексах.

До них відноситься: вибір розміщення нових виробництв з урахуванням рози вітрів і взаємного розміщення других джерел забруднення атмосфери, передислокація із міст в селища підприємств з інтенсивним забрудненням. Вибір і розміщення відвалів і звалищ, переміщення рекреаційних територій, об'єктів культурного відпочинку із зон впливу підприємств в чисті зони. До планових відносяться заходи, які зв'язані з міжгалузевим використанням відходів. До підгрупи оперативних відносяться заходи, які використовуються в екстремальних ситуаціях, виникаючих на підприємствах або в природному середовищі. Вони, зазвичай, супроводжуються аварійними викидами, знижують здатність екосистем до опору перед негативними впливами. Висновок. Розглянуті заходи засновані на діяльності людини, які дозволяють створювати екологічно чисті виробництва і технології, знижувати навантаження на навколишнє середовище,а в разі виникнення - оперативно приймати заходи в аварійних ситуаціях.



3.2 Апарати, установки та споруди по очистці

3.2.1 Очистка газових викидів в атмосферу

Найпоширенішими сполуками, що забруднюють атмосферу, є З, SO₂, NO_x і тверді зважені частки. Більшість із них токсичні, і перевищення ними ГДК спричиняє забруднення навколишнього середовища, зокрема завдає істотної шкоди живим організмам, що живуть, як і не далеко від джерела забруднень, так і на значному видаленні від нього.

Джерела викидів ділять на:

- організовані (наприклад, димар підприємства);

- неорганізовані (наприклад, нещільність апарату).

Другий розподіл:

- стаціонарні (труби підприємств);

- пересувні (автомобілі, залізничний транспорт і т.п.).

Третій розподіл:

- на які можна очищати (це можуть бути викиди тільки від організованих джерел);

- на які не можливо очистити (від неорганізованих джерел і від частини організованих).

Основними джерелами викидів в атмосферу є промислові підприємства та автотранспорт. Частка автотранспорту коливається в широких межах і залежить від країни та району. По Росії ця величина становить (у середньому) близько 13%. Сполука забруднень від промислових підприємств залежить від типу виробництва. У викидах газів автотранспорту переважають оксиди азоту, сполуки свинцю (якщо як антидетонатор використається тетраетілсвинець, від чого в цей час практично відмовилися), полі циклічні, ароматичні, вуглеводні, а також сажа й оксид сірки (для дизельних двигунів).

Для будь-якого підприємства важливо, щоб схема очищення викидних газів була найбільш дешевою при обраному ступені очищення (як по капітальним, так і по поточних витратам), дозволяла повторно використати коштовні компоненти, що перебувають у викидних газах, а апаратура та спорудження займали б можливо меншу площу.

Ступінь очищення визначається щодо величини ГДВ (гранично припустимих викидів, тобто такої кількості забруднювачів, що викидають в атмосферу, що забезпечить їхню концентрацію в приземному шарі, не перевищуючу ГДК - гранично припустиму концентрацію) , або по величині ТПВ (тимчасово погоджених викидів).

Величина концентрації в приземному шарі розраховується по затверджених методиках. В загальному та цілому залежить від характеристики труби - її висоти, діаметра; властивостей викидних газів - їхньої температури, швидкості витікання; метеорологічних характеристик - швидкості вітру, частоти низьких інверсій. Тобто, при той самій кількості забруднювачів, що викидають, можна укластись в ГДК, просто збільшивши висоту труби. Тому, наприклад, у Сибіру, де частота низьких інверсій вище, ніж у європейській частині Росії, висота труб промислових підприємств більше. Також в областях з більшою середньою силою вітру розсіювання відбувається швидше і для підприємства, розташованого в цьому районі. Величина ГДВ у порівнянні з підприємством того ж профілю і тієї ж потужності буде вище.

Тепер розглянемо властиві технології очищення. Всі методи очищення діляться на регенеративні і деструктивні. Перші дозволяють повертати у виробництво компонента викидів, другі трансформують ці компоненти в менш шкідливі.

У випадку, якщо в газовому потоці втримуються коштовні речовини (наприклад, летучі розчинники), може бути вигідніше використати регенеративні методи (але все знов-таки визначається економічною доцільністю: можливо, собівартість виділення цих компонентів буде більше їхньої ціни). Все залежить від характеристик забруднювача і його концентрації в газовому потоці: чим вона менше, тим дорожче виділення.

По іншій ознаці всі методи очищення можна розділити на реагенті і безреагентні. Використання додаткових реагентів, природно, здорожує процес.

Нарешті, методи очищення газових викидів можна розділити по типу оброблюваного компонента (очищення від аерозолів - від пилу і туману, очищення від кислих і нейтральних газів та ін.).

Звичайно, аерозолі (суспензії твердих або рідких часточок у газі) є в кожному викиді. Для їхнього видалення використовуються наступні методи очищення:

Гравітаційні - у них осадження зважених часточок відбувається під дією сили ваги: газовий потік з невеликою швидкістю проходить через певний апарат, при цьому найбільш великі зважені частки падають на дно і потім віддаляються;

Інерційні - у них використається різка зміна напрямку рух газового потоку: зважені частки по інерції продовжують рух, ударяються о спеціально встановлені перешкоди або прилипають до них, або падають на дно і віддаляються. До класу апаратів, заснованих на цьому методі, ставиться, наприклад, жалюзійний пиловловлювач - газовий потік проходить через жалюзі, елементи яких установлені під кутом до напрямку його руху. Сюди ж ставляться апарати, де осадження відбувається під дією відцентрової сили (відцентрова сила є часткою случаємо сили інерції). Найпоширенішими з таких апаратів є циклони. Майже ніяке виробництво без них не обходиться. Дуже часто все очищення полягає в пропущенні газового потоку через циклон, наприклад, на меблевих і деревообробних виробництвах. Основані на фільтрації (використаються фільтри із тканини, нетканого полотна, а також тверді фільтри - насипні або сита). Матеріал фільтра може мати лужну реакцію, тоді він допомагає очистити газовий потік також від кислих газів (SO_x, NO_x). Фільтри регенерують продувкою у зворотному напрямку або струшуванням.

Електричні - при цьому способі очищення газовий потік направляється в електрофільтр, де проходить у просторі між двома електродами - коронуючими і осадні. Частки пилу заряджаються, рухаються до осадного електрода, розряджаються на ньому. Таким методом можна очищати пил з питомим опором від 100 до 100 млн. Ом*м. Пил з меншим питомим опором відразу ж розряджається і летить, а з більшим - утворює щільний і ізолюючий шар на осадному електроді, різко зменшуючи ступінь очищення. Методом електричного очищення можна видаляти не тільки пили, але і тумани.

Різні мокрі методи - використання пінних апаратів, скруберів.

Можливі комбінації всіх цих методів (наприклад, фільтроциклон - комбінація циклона й фільтра, відцентровий скрубер - практично зрошуваний водою циклон і т.д.). При виборі конкретного методу очищення керуються його вартістю, об'ємами підметів очищенню газових потоків, характеристиками зважених часток.

Для очищення від газів застосовують наступні методи:

Адсорбція, тобто поглинання твердою речовиною газового (у нашому випадку) компонента. Як адсорбенти (поглиначів) застосовують активні вугілля різних марок, цеоліти, силікагель і інші речовини. Адсорбція - надійний спосіб, що дозволяє досягати високих ступенів очищення; крім того, це регенеративний метод, тобто вловлений коштовний компонент можна повернути назад у виробництво. Застосовується періодична й безперервна адсорбція. У першому випадку по досягненні повної адсорбційної ємності адсорбенту газовий потік направляють в інший адсорбер, а адсорбент регенерують - для цього використається віддувка гострою парою або гарячим газом. Потім коштовний компонент можна одержати з конденсату (якщо для регенерації використалася гостра пара); для цієї мети використається ректифікація, екстракція або відстоювання (останнє можливо у випадку взаємної нерозчинності води й коштовного компонента). При безперервній адсорбції шар адсорбенту постійно переміщається: частина його працює на поглинання, частину - регенерується. Це, звичайно, сприяє стиранню адсорбенту. У випадку достатньої вартості регенеруючого компонента використання адсорбції може бути вигідним. Наприклад, недавно (навесні 2001 року) проведений для одного з кабельних заводів розрахунок ділянки рекуперації ксилолу показав, що строк окупності складе менш роки. При цьому 600 т ксилолу, які щорічно попадали в атмосферу, будуть повернуті у виробництво. Цей метод заснований або на процесі розчинення газових компонентів у рідині (фізична адсорбція), або на розчиненні разом з хімічною реакцією - хімічна адсорбція (наприклад, поглинання кислого газу розчином з лужною реакцією). Цей метод також є регенеративним, з отриманого розчину можна виділити коштовний компонент (при використанні хімічної адсорбції це не завжди можливо). У кожному разі вода очищається та, хоча б частково, повертається в систему оборотного водопостачання.

Термічні методи - є деструктивними. При достатній теплотворній здатності газу його можна спалити прямо (усі бачили факели, на яких горить попутний газ), можна застосувати каталітичне окислювання, або (при малій теплотворній здатності газу) використати його в якості газу в печах. Компоненти, що виходять у результаті термічного розкладання, повинні бути менш небезпечними для навколишнього середовища, чим вихідний компонент (наприклад, органічні сполуки можна окислити до вуглекислого газу й води - якщо немає інших елементів, крім кисню, вуглецю й водню). Цей метод дозволяє домогтися високого ступеня очищення, але може коштувати дорого, особливо якщо використається додаткове паливо.

Різні хімічні методи очищення - як правило пов'язані з використанням каталізаторів. Таким, наприклад, є каталітичне відновлення оксидів азоту з вихлопних газів автотранспорту. Методи можуть вимагати застосування реагентів і дорогих каталізаторів.

Біологічне очищення - для розкладання забруднюючих речовин використаються спеціально підібрані культури мікроорганізмів. Метод відрізняється низькими витратами (реагентів використається мало й вони дешеві, головне - мікроорганізми живі й розмножуються самі, використовуючи забруднення як їжу), досить високою ступенем очищення, але в нашій країні, на відміну від Заходу, широко поширення, на жаль, поки не одержав.

Конденсація - фізичний метод очищення, застосовується лише при значних концентраціях ЗР у викиді.

На багатьох функціонуючих зараз підприємствах системи очищення не дозволяють домогтися концентрацій у приземному шарі нижче ГДК. Частина елементів системи очищення викидів не працює, частина працює в позаштатному режимі. На закупівлю нового обладнання немає грошей, а якби навіть і найшлися гроші, його експлуатація сильно підвищить собівартість продукції. Так що ніяка технологія сама по собі для охорони природи нічого не зробить. Потрібні "правила гри", які зроблять вигідним витрати на природоохоронні заходи.

Перспективними для комплексного очищення газів, що відходять, від токсичних сполук визнані способи, що використають різні фізичні методи: електричні й магнітні поля, вплив ультрафіолетового випромінювання. Найбільш перспективними для очищення газів, що відходять, визнані методи, що використають низькотемпературну плазму стримерного, коронного і бар'єрного розряду. Ці методи застосовуються для зниження токсичності газів, що відходять, утримуючих З, _SO2, NOx, пари органічних сполук, тверді зважені частки. Переваги плазмохімічного способу очищення полягає в тому, що продукт, що витягає із плазми, виявляється досить чистим і виходить при незначному числі стадій процесу. Використання плазми вимагає менших виробничих площ і дає менша кількість відходів [11].

3.2.2 Очистка стічних вод

Промислові відходи, що перебувають у рідкому агрегатному стані, звичайно є трудноутилізуємі, а найчастіше являють серйозну загрозу навколишньому середовищу через високу токсичність. Рідкі відходи, у порівнянні з твердими відходами, технологічно значно складніше вилучати з виробництва, транспортувати.

Механічне очищення стічних вод

Механічне очищення стічних вод, як правило, є попереднім етапом для очищення промислових стічних вод. При цьому забезпечуються виділення незначної частки зважених речовин і зниження забруднення.

Висока ефективність процесу досягається інтенсифікацією гравітаційного відстоювання, потім пропуском стічних вод через шар різних зернистих матеріалів або через сітчасті барабанні, напірні фільтри або фільтри із плаваючим навантаженням і без додавання хімічних реагентів та з використанням фільтрувальних матеріалів.

Метод доцільно використати при створенні замкнутих систем водопостачання промислових підприємств.

Існують різні варіанти конструкцій і модифікацій апаратів тонкошарового відстоювання, які відрізняються конструкцією: з перехресним рухом потоку води і виділеного осаду та з протиточно-прямоточним. У конструкцій блоків з перехресною схемою існує деяка перевитрата фільтруючого матеріалу. Блоки в протиточно-прямоточних схемах позбавлені даного недоліку. Тому можуть виготовлятися практично з будь-якого тонкого матеріалу: аркушів алюмінію, оцинкованого заліза, дюралю, полівінілхлориду, склопластику, лавсанової плівки. Особливий інтерес представляють плівкові матеріали через їхню невисоку вартість і невелику масу, що полегшує їхній монтаж. Незважаючи на давнину розробки даних пристроїв, простоту їхнього виготовлення та експлуатацію, вони поки не одержали належного застосування і поширення.

За рубежем давно застосовується відстійник оригінальної конструкції фінської фірми "Larox". Дане очисне встаткування має високу продуктивність: швидкість висхідного потоку становить 5 - 8 м/г. Внаслідок подачі суспензії у фільтруючий шар дрібні частки зваженої речовини, що направляються разом з висхідним потоком, залишаються в цьому шарі. У підсумку злив містить (20 - 50) · 10^-6 твердої фази. Конструкція апарата може бути модифікована по мірі концентрації осаду.

Значне поширення у вітчизняній і світовій практиці одержали фільтри з насипним (зернистим) завантаженням, у якості якої може використатися кварцовий пісок, мармурова крихта, антрацит, керамзит, кокс, деревні або поліетиленові обпилювання та інші матеріали. Основним критерієм, що характеризує ефективність даних конструкцій, є їх грязєємкість, що збільшується при зм'якшенні фільтруючого матеріалу.

Значний інтерес представляють фільтруючі матеріали, які не вимагають регенерації і можуть бути утилізовані після вивантаження їх з фільтра, наприклад як паливо: антрацит, буре вугілля, коксова крихта, торф.

У недавньому часі були розроблені фільтри безперервної дії, у яких процеси фільтрації, промивання та завантаження протікають безупинно, завдяки конструкції і габаритам апарата. Широке застосування знайшли фільтри безперервної дії з насипним шаром фільтруючого матеріалу. Використання безперервності процесу дозволяє в 3 - 4 рази збільшити грязєємкість завантаження, в 1,5 - 3 рази скоротити витрата скидаючих вод, фільтрувати сильно забруднені і нафтовмісні стоки.

Інженерного встаткування розроблені типові проекти установок глибокого очищення стічних вод за допомогою фільтрів з піщаним завантаженням і пропускною здатністю 10, 17 і 25 тис. м³/діб. Особливий інтерес представляють конструкції каркасно-засипних фільтрів (КЗФ), що забезпечують високу ефективність процесу.

Розроблена конструкція каркасно-засипних фільтрів із засипанням гравію. Швидкість фільтрації - 10 м/г, тривалість фільтроцикла - 20 г при середній концентрації речовин до 20 мг/л.

Фільтри із плаваючим завантаженням зі спіненого полістиролу можна застосовувати для очищення стічних вод підприємств металургії, хімічної й легкої промисловості. Перевагами даного способу очищення економічність, простота конструкції, довговічність, надійність очищення.

Фільтри з пінополіуретановим завантаженням можуть застосовуватися для очищення стоків від нафтопродуктів і масел у не емульсійному стані. Швидкість фільтрування 10 м/г, тривалість фільтроцикла при оптимальному режимі 50 - 60 г., при форсованому 27 - 36 г.

Напірні надшвидкісні фільтри дозволяють одержати ефективність очищення 70 - 80 %. Значними перевагами володіють автоматичні напірні надшвидкісні фільтрувальні.

Фізико-хімічні методи очищення стічних вод

Фізико-хімічні методи очищення стічних вод придатні для використання на підприємствах різних галузей і можуть застосовуватися як самостійно, так і в комплексі з іншими методами очищення і переробки стічних вод.

Методи коагуляції й флокуляції можуть застосовуватися на підприємствах хімічної, нафтохімічної, нафтопереробної, легкої промисловості.

Флотація застосовується для видалення, нафтопродуктів і масел, волокнистих компонентів. Найбільш широкий діапазон у технологічних схемах очищення стічних вод має принцип напірної флотації. Для очищення вод з високою концентрацією нерозчинених забруднювачів, утримуючі нафту та нафтопродукти, доцільне впровадження в експлуатацію імпеллерних установок, які забезпечать високу ефективність очищення.

Сорбционні методи, з використанням сорбента золу, торф, коксовий дріб'язок, селігателі, активовані вугілля різних марок, найбільш ефективні для витягу зі стічних вод коштовних розчинених речовин з їхньою наступною переробкою та використанням. Очищені води придатні для оборотного водопостачання промислових підприємств.

Очищення стоків методом іонного обміну дозволяє витягати й утилізувати коштовні компоненти стічних вод: кольорові метали, ПАВ, радіоактивні речовини - очищати стічні води до ГДК із наступним використанням вод у замкнутих технологічних процесах підприємств.

Одним з перспективних напрямків очищення стічних вод є застосування мембранних технологій: зворотній осмос, ультра- і мікрофільтрація - найбільш універсальні, економічно доцільні і екологічно безпечні методи обробки стічних вод. Самим продуктивним із цих методів є спосіб ультрафільтрації, придатний для очищення стічних вод підприємств целюлозно-паперових, хімічних, нафтохімічних, металургійних, харчових, мікробіологічних галузей промисловості та при гальвановиробництві. Методи ультра- і мікрофільтрації мають високу ефективність очищення, невисокі енерговитрати, прості та компактні установки. Також відрізняються автоматизацією й екологічністю процесу.

Існують різні типи гіперфільтраційних і ультрафільтраційних апаратів, що відрізняються методами розміщення мембран: із плоско - камерними, трубчастими, рулонними або спіральними фільтруючими елементами та з мембранами з порожніх волокон малого діаметра.

Інститутом еколого - технологічних проблем протягом декількох років проводилися дослідження та досвідчені роботи з очищення різних технологічних розчинів, у тому числі і гальвано - стіків, і рідких радіоактивних відходів, за допомогою мембранної технології і сорбентів.

Новизна методу полягає у можливості використання будь-яких твердих сорбентів і електроосмотичного концентратора із замкнутими ропними камерами з вітчизняними іонообмінними мембранами.

Біологічне очищення стічних вод

На сучасному етапі розвитку науки й техніки біоочищення є основним і найбільш перспективним методом видалення забруднень зі стічних вод, тому що забезпечує досить глибокий розпад речовин і заснований на використанні природних процесів і каталізаторів.

Серед біологічного очищення найбільше поширення одержав аеробний метод, що постійно продовжує вдосконалюватися. Постійно розробляються нові типи агрегатів, модифікуються існуючі конструкції.

Шляхом інтенсифікації процесу біологічного очищення та застосування одноступінчастих систем, установок, що сполучають біоочищення з іонізацією та використання для аерації чистого кисню.

У країні та за рубежем усе більше широке поширення одержують двоступінчасті біологічні системи обробки стічних вод, тому що забезпечують більш глибоке очищення вод, ніж одноступінчасті.

Для очищення стічних вод, що містять токсичні речовини, можна використати аеротенки-змішувачі.

Зовсім недавно був розроблений метод з використанням біокоагулянта - розчину тривалентного заліза в культурі Thibascillus Ferrooxidans, використовуваного для осадження важких металів і фосфору із промислових стічних вод. За допомогою даної культури можливе розчинення металевої стружки. Отриманий біокоагулянт зі змістом тривалентного заліза до 50 г/л використовується для доочищення виробничих стічних вод від важких металів і фосфору. При цьому кількість фосфору зменшується в 100 разів, хрому в 40, міді в 10 разів і досягає ПДК. При переробці біокоагулянта можна одержати залізооксидні пігментні матеріали, які використовують в лакофарбовій промисловості.

Сформована обстановка на промислових підприємствах свідчить про вичерпання можливості традиційних екстенсивних методів розвитку очисних споруджень. У наш час необхідний новий підхід до розвитку та відновленню технологій очищення стічних вод і переробки опадів.

Термічна обробка осадів стічних вод

Проблема утилізації промислових стічних вод зводиться не тільки до методів їхнього очищення. Необхідний і пошук зроблених технологій переробки опадів рідких відходів, що забезпечують природоохоронні та ресурсозберігаючі вимоги.

Донедавна завдання знешкодження осаду та надлишкового активного мулу в основному вирішували спорудження мулових картів, що викликало вторинне забруднення навколишнього природного середовища. Важливою проблемою було та залишається присутність в опадах компонентів: концентрованих нелетучих речовин, токсичних речовин, важких металів.

Аналіз світового досвіду показує, що в умовах, що створилися, найбільш прийнятним методом залишається депонування опадів безпосередньо на мулових картах (терм).

Об'єм накопичених опадів можна скорочувати за рахунок підвищення їхньої вологовіддачі та внаслідок деструкції органічного компонента.

Для високої ефективності технологічного процесу доцільно створювати повну герметизацію за допомогою оболонки-покриття з полімерного матеріалу з відкачуванням з-під нього випарів, що утворяться, і газів.

Найбільш перспективним методом знешкодження таких відходів варто вважати термічний метод, що гарантує найбільш повну деструкцію з утворенням газової фази.

У результаті термографічних досліджень осадів, накопичених на мулових картах, дослідникам вдалося з'ясувати, що в інтервалі температур 125 - 195°С відбувається перехід у газоподібний стан механічно зв'язаної води в осаді. Спостерігалося зменшення маси зразка, що відбуває з поглинанням тепла. Надалі, при збільшенні температури до 300 - 415⁰С, відбувалося зменшення маси осаду, викликане вигорянням органіки. У цьому інтервалі температур протікали екзотермічні процеси. Подальше нагрівання осаду відбувалося з виділенням тепла при практично постійному зменшенні маси зразка в інтервалі 800 - 900° С. Далі осад помітно не змінював маси.

З огляду на масу накопичених у них опадів, практично неможливо повністю переробити осад у повному об'ємі. Однак є можливість у різних ділянках налагодити високотемпературну обробку відходів, прагнучи не досягати температур газової фази, небезпечних для гермопокриття карти.

Технологічно вигідно, організувати процес термічної деструкції відходів, проводити очищення газів, що відходять, і по можливості використати їх як тепло для енергоносіїв. Золу, що залишається, доцільно використати як сировину для виробництва будматеріалів.

Звичайно, для переробки нафтошламів використаються біотехнології, хіміотехнології, акустичні, термічні, вогневі та комбіновані технології з низькою продуктивністю і високими матеріальними, енергетичними і фінансовими витратами, що не дозволяють здійснити повну переробку та утилізацію нефтешламов, і які не забезпечують екологічну безпеку.

Термічні методи обробки осадів стічних вод дозволяють істотно скоротити їхню кількість і знизити токсичність. Термічні методи здобувають велике значення при переробці опадів, шламів і мулів. При достатньому ступені переробки опадів стічних вод припиняється збільшення маси відходів, що накопичують, і з'являється можливість використати коштовні компоненти опадів в інших галузях.

3.2.3 Розміщення, детоксикація та утилізація твердих відходів

Проблема переробки та утилізації твердих відходів виробництва і споживання продовжує залишатися однієї з найбільш гострих проблем. Незважаючи на велику кількість проектів створення апаратів по екологічно чистій утилізації небезпечних речовин і їхніх сумішей у більшості з них рано чи пізно виявляються серйозні прорахунки в конструкції. Різні компанії-виробники установок указують на бездоганність саме їхніх конструкцій.

Вибір місця розміщення сховищ

Відповідно до сучасних вимог розміщення промислових відходів повинне здійснюватися в межах спеціальних полігонів, щоб забезпечували їхню ізоляцію та екологічну безпеку на такий строк, поки вони не стануть нешкідливими для людини або не будуть розроблені економічно прийнятні технології їхньої переробки до наступного використання.

Поховання й утилізація твердих відходів

Тверді побутові відходи піддаються похованню, в основному, на міських смітниках, де вони розкладаються протягом десятків років, з утворенням отрутних газів і стічних вод. Альтернативою міським смітникам є мусоропереробні заводи.

У нашій країні існує дві основні причини, що перешкоджають будівництву таких заводів:

- перші 2-3 року роботи такі підприємства повинні одержувати дотації від держави;

- відсутність сортування відходів.

Промислові тверді відходи утилізуються на спеціальних полігонах. Під полігон вибирається територія, площею не менш 50 Га, вилучена від найближчого великого населеного пункту не менш чим на 100 кілометрів. Під полігон вибирається територія, що підстилається водонепроникними породами (граніт, базальт). Полігон оточується кільцевим валом із глини та кільцевим каналом для перехоплення стічних вод з поверхні.

Полігон розділяється на кілька секторів:

- сектор для поховання малотоксичних і нетоксичних відходів;

- сектор для поховання гальванічних відходів;

- сектор для поховання органічних відходів;

- сектор для поховання особливо токсичних відходів, які підлягають похованню в герметичних бетонних і металевих контейнерах;

- сектор для спалювання горючих відходів і рекуперації тепла

До підземних сховищ промислових відходів відносяться такі, які розташовуються у вилучені від земної поверхні геологічних формаціях, забезпечуючи довгострокову ізоляцію відходів від біосфери.

Підземні сховища є природоохоронними спорудженнями та призначені для централізованого збору і розміщення відходів.

Кількість і потужність сховищ визначаються техніко-економічним обґрунтуванням їхнього будівництва.

Підземні сховища можуть створюватися як самостійні підприємства або існувати разом з гірничодобувними підприємствами на його шахтному полі.

У загальному виді підземне сховище являє собою складне спорудження, що складається з наземного та підземного комплексів, які з'єднують їхні вироблення, призначених для доставки відходів у сховище, провітрювання та проведення необхідних спостережень за станом вироблень і самих відходів.

Підземне сховище є дорогим спорудженням, тому воно повинне бути орієнтоване на прийом відходів I, II, III і, при необхідності, IV класів небезпеки.

Тверді промислові відходи IV класу є інертним і нетоксичним матеріалом.

Розміщення вибухонебезпечних відходів може становити небезпеку при транспортуванні, складуванні та зберіганні. Для зменшення небезпеки (до розміщення відходів у сховище) доцільно передбачати можливі заходи щодо перекладу їх з одного класу в іншій: по перекладу з вибухонебезпечних у невибухонебезпечні, із самозаймистих, що виділяють при розкладанні шкідливі гази в не виділяють їх, з розчинних у воді в нерозчинні.

Основними природними об'єктами, які можуть використатися для висновку токсичних відходів з біосфери, є шари-колектори, що звільняються при відборі з них нафти та газу, а також розташовуються на більших глибинах (5 і більше км) товщі тріщинуватих порід, крізь які не циркулюють води та розсоли.

Можливість використання природних об'єктів цих двох типів для надійного висновку токсичних відходів з навколишнього середовища, як правило, не вимагає додаткових обґрунтувань, тому що повна ізоляція їх від біосфери існує мільйони років.

До основних техногенних об'єктів, придатних за певних умов для використання з тією же метою, ставляться:

- вироблені простори, утворені при видобутку корисних копалин (кам'яної солі, калійних солей), так і шахтним способом;

- вироблені простори, утворені при шахтному видобутку будівельних матеріалів (гіпсів, туфів, мармурів) і різних руд;

- вироблені простори, утворені при підземній виплавці сірки та підземному спалюванні вугілля з метою одержання газу;

- вироблені простори, утворені в не тріщинуватих породах спеціально для поховання та складання токсичних відходів;

- зони розущільнення, розпушення та розшарування, що виникли в породній товщі над і під виробленими просторами, що утворяться при видобутку корисних копалин.

Сховища рідких, пастоподібних або розчинних у воді промислових відходів варто розміщати на ділянках зі породами, що характеризуються коефіцієнтом фільтрації не більше 10 мкм/с. При необхідності розміщення відходів у більше проникних ґрунтах у камерах сховища варто передбачати технічні заходи щодо виключення проникнення відходів у підземні та ґрунтові води, а також по виключенню впливу на відходи ґрунтових вод.

Для створення підземних сховищ токсичних промислових відходів не слід використати вироблені простори гірських підприємств, розташованих у містах і робочих селищах або безпосередньо до них що примикають. Вимоги до місць спуска в підземне сховище токсичних промислових відходів і виходу вентиляційного струменя, що проходить через таке сховище (проммайданчик), повинні відповідати "Санітарним правилам" для полігонів по похованню токсичних промислових відходів.

Підземне поховання ПО може бути організоване на різних глибинах і в різних гідродинамічних зонах літосфери. Відповідно до цього сховища підрозділяються на:

- неглибокі - у зоні аерації та активного водообміну;

- проміжної глибини - нижче зони активного водообміну, але не глибше 2000 м, у межах пластових температур до 50 - 70 °С;

- глибокі - на глибинах понад 2000 м.

Для забезпечення безпечного функціонування сховищ, через небезпеку забруднення підземних вод, вони повинні розміщатися в об'ємі геологічних тіл з низькою гідравлічною та дифузійною проникністю (у глинах, туфах і т.п.) і створювати захисні спорудження (системи дренажу, гідрозавіс і т.п.).

Середньо глибокі поховання доцільно та ефективно в об'ємі мега-блоків кристалічного фундаменту платформ. Найбільш оптимальне створення такого роду сховищ у межах неглибоко залягають (500-2000 м) депресій з незначною динамікою підземних вод.

Глибоке поховання промислових відходів може бути реалізоване в розрізі кристалічних утворень фундаменту та в осадових породах, перекритих витриманими товщами (глинами потужністю від 50 до 100 м і більше, стратифікованими соляними товщами).

Переробка відходів у високотемпературній шахті

Оскільки доменні печі можуть працювати тільки на дорогому коксі, то для переробки відходів їх необхідно реконструювати. Доменні печі оснащуються повітряними фурмами (3 - 5 шт.), до яких подає у піч гаряче повітря на рівні рідкої металевої ванни, тобто трохи вище звичайного. Це дозволяє значно підвищити температуру рідких продуктів у печі (на 200 - 300 ⁰С), дозволяє вводити в шихту певну кількість вугілля (замість коксу) і перетворює звичайну доменну піч у високотемпературну шахтну піч. У додатку на основі роботи існує схема технологічного комплексу високотемпературної шахти.

Для додання шлакам, що утвориться в печі, більшої легкоплавкості та меншої в'язкості, підвищенні ступеня поглинання шлаками сірки та галогенів варто вводити в шихту невелика кількість вапняку, що також сприяє стабілізації роботи печі при припустимих екологічних і економічних показниках.

При досягненні певного температурного запасу через горн (але не через засипний апарат) можна завантажувати в піч жирні та бурі вугілля, пластмасові та хлорвінілові відходи, відходи нафтопродуктів, автомобільні покришки, лакофарбові вироби та ін. Якість їх перевірена в промислових умовах багатьох країн миру.

Переробка відходів на основі спалювання в барботуючому розплаві шлаків

Існують чотири модифікації установки, розроблених компанією "Гинцветмет", для переробки відходів: МПВ - 30, МПВ - 60, МПВ - 120, МПВ - 240.

Суть технологічного процесу полягає у високотемпературному розкладанні компонентів робочої маси в шарі барботуючого жужільного розплаву при температурі 1250 - 1400°С і витримуванні їх протягом 2 - 3 секунд, що забезпечує повне розкладання всіх складних органічних сполук до найпростіших компонентів. Екологічна ефективність підтверджена великомасштабними випробуваннями на напівпромислової барботажної печі при переробці звичайного побутового сміття від житлових будинків.

Заводи мають наступні основні переваги:

1.Забезпечують рішення найгострішої соціально-екологічної проблеми - очищення від ТПВ територій промислових районів і міст при повній екологічній безпеці;

2.Відрізняються простим, на відміну від відомих процесів, не вимагають попереднього сортування та не має обмежень по вихідній вологості відходів.

Можуть бути побудовані та уведені в експлуатацію протягом 1 - 2-х років при невеликих капітальних витратах, практично в будь-якому районі Росії та за рубежем. Вони не рентабельні та окупаються при оптимальній продуктивності в 4 - 5 років з початку будівництва (1 - 2 років експлуатації).

Дозволяють переробляти промислові відходи, переробка яких або не рентабельна, або ще не розроблена.

При оптимальній продуктивності повністю забезпечують себе електроенергією, киснем, стисненим повітрям і теплом. Є безвідхідними, не мають потребуючої утилізації залишку, отже, полігона для його поховання.

При проектуванні та будівництві передбачають застосування типового встаткування і типових будівельних конструкцій, у тому числі повної заводської готовності.

Барботаж здійснюється за рахунок подачі через стаціонарні дут`єві пристрої окисного дуття. Відходи розглядається як паливо з теплотворною здатністю 1500 - 1800 ккал на кг при вологості 51,7 %. Переробка здійснюється автогенно без додавання палива на дуття, зі збагаченням киснем до 50 - 70 %. Комплекс по утилізації відходів дозволяє переробляти шихту без попереднього сортування та сушіння зі значними коливаннями по хімічній і морфологічній сполуці.

Екологічна безпека досягається за рахунок відсутності на виході з печі високотоксичних сполук і застосування системи очищення газу, що має запас по пропускній здатності та розрахункової на вловлювання практично всіх можливих шкідливих сполук, що зустрічаються в побутових і промислових відходах, що утворяться при їхній переробці.

Відходи та флюси надходять на завод автотранспортом. Матеріали зважуються і проходять дозиметричний контроль. У результаті переробки утворяться: гази, що містять продукти згоряння та розкладання відходів, і шлаки, що складається із силікатів і оксидів металів. Можливе утворення донної фази, що містить чорні та кольорові метали. Шлаки після водної грануляції надходить на підприємства або на будівництво автодоріг. Донна фаза відливається в злитки й відправляється на переробку на підприємства чорної та кольорової металургії.

Високотемпературна переробка відходів в електротермічному реакторі

Високотемпературна переробка твердих відходів - це єдина гарантія знищення найнебезпечніших біологічних, біохімічних, хімічних продуктів і супертоксикантів - диоксинов і диоксиноподібних речовин.

Вогнева регенерація

В основу цього методу покладений процес високотемпературного розкладання і окислювання токсичних компонентів відходів з утворенням практично нетоксичних або малотоксичних димових газів і золи. З використанням даного методу можливе одержання коштовних продуктів: активованого вугілля, вапна, соди й ін. матеріалів. Залежно від хімічного складу відходів димові гази можуть містити SO_Х, P, N₂, H₂SO₄, HCl, солі лужних і лужноземельних елементів, інертні гази.

Вогнева регенерація призначена для витягу з відходів якого-небудь виробництва реагентів, використовуваних у цьому виробництві, або відновлення властивостей відпрацьованих реагентів або матеріалів. Цей різновид вогневого знешкодження забезпечує не тільки природоохоронні, але і ресурсозберігаючі цілі.