Вредные факторы технических систем, технологических и производственных процессов различных объектов экономики неблагоприятно влияют не только  на работающих, но и на окружающую среду современных городов. Активной формой защиты окружающей среды и населения от вредного воздействия промышленных предприятий являются переход к малоотходным и безотходным технологиям, а в условиях сельскохозяйственного производства – к биологическим метода борьбы с сорняками и вредителями.

В месте с тем в качестве дополнительных и достаточно эффективных средств защиты в настоящее время широко применяются как различное очистное оборудование, так и специальные технические устройства по уменьшению интенсивности различных энергетических воздействий техногенного происхождения.

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация – масса (мг) вещества в единице объема (м3) воздуха при нормальных условиях. Концентрация примесей (мг/м3) определяет физическое, химическое и другие воздействия веществ на окружающую среду и человека и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Процесс очистки газов от твердых и капельных примесей в различных аппаратах характеризуется несколькими параметрами, в частности общей эффективностью очистки. Если очистка ведется в системе последовательно соединенных аппаратов, то общая эффективность очистки

При сравнительной оценке задерживающей способности пылеуловителей различных типов, кроме общей и фракционной эффективности очистки, используют понятие «медианной d₅₀ тонкости очистки». Она определяется размерами частиц, для которых эффективность осаждения в пылеуловителе составляет 0,50.

Классификация пылеулавливающего оборудования основана на принципиальных особенностях механизма отделения твердых частиц от газовой фазы. Пылеулавливающее оборудование разнообразно и может быть разделено на четыре типа.

Простыми и широко распространенными являются аппараты сухой очистки воздуха и газов от крупной неслипающейся пыли. К их числу относятся разнообразные по конструкции циклоны, принцип действия которых основан на использовании центробежной силы, воздействующей на частицы пыли во вращающемся потоке воздуха. Газы, подвергаемые очистке, вводятся через патрубок по касательной к внутренней поверхности корпуса. За счет тангенциального подвода происходит закрутка газопылевого потока. Частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса и по ней ссыпаются в бункер. Газ, освободившись от пыли, поворачивает на 180º и выходит из циклона через трубу. Циклон такой конструкции разработан нииогазом и предназначен для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами. Для очистки газа от пыли используются цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, ЦП-2) и конические (СК-ЦН-34, СКЦН-34 М и СДК-ЦН-33) циклоны.

Для очистки больших масс газов используются батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов, расположенных в одном корпусе и имеющих общий подвод и отвод газов. Эффективность работы батарейных циклонов на 20–25% ниже, чем у одиночных, что объясняется перетоком газов между циклонными элементами.

Аппараты мокрой очистки газов, или скрубберы, широко распространены, так как отличаются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0,3–1,0, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Принцип действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, в качестве которой используется либо вода, либо химический раствор. Комплексная очистка газов – это достоинство аппаратов мокрой очистки – полых форсуночных скрубберов.

Наряду с полыми скрубберами широко используются насадочные скрубберы, представляющие собой колонны, заполненные специальными насадками в виде колец или шариков, изготовленных из пластмассовых или керамических элементов или крупного шлака и щебеня. Насадка может распределяться в виде отдельных регулярных слоев или беспорядочно.

Для мокрой очистки нетоксичных или невзрывоопасных газов от пыли применяют центробежные скрубберы, в которых частицы пыли отбрасываются на пленку жидкости центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет тангенциального расположения входного патрубка в корпусе. Пленка жидкости толщиной не менее 0,3 мм создается подачей воды через распределительное устройство и непрерывно стекает вниз, увлекая в бункер частицы пыли. Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса аппарата, скорости газа во входном патрубке и дисперсности пыли.

К мокрым пылеуловителям относятся барботажно-пенные пылеуловители с провальной и переливной решетками. В таких аппаратах очищаемый газ подается под решетку и проходит через слой жидкости, очищаясь от частиц пыли.

Наиболее распространенными аппаратами мокрой очистки газов являются скрубберы Вентури .

Аппараты фильтрационной очистки предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих перегородок. Осаждение частиц в порах фильтрующих элементов происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного процессов. Классификация фильтров основана на типе фильтровальной перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и т. Д.

Аппараты электрофильтрационной очистки предназначены для очистки больших объемных расходов газа от пыли и тумана, в частности дымовых газов содорегенерационных котлоагрегатов. Конструкция таких агрегатов отличается большим разнообразием, но принцип действия одинаков и основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле.

ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОКОВ

Исторически сложившееся размещение производственных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не оптимально. Системы водоснабжения и водоотведения в таких агломерациях также являются совместными для жилой и промышленной зон. На крупных предприятиях, как правило, имеется собственная система водного хозяйства с полным технологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезвреживания и утилизации твердой фазы.

Основные элементы системы водного хозяйства населенного пункта и ее взаимодействие с окружающей природной средой представлены в следующем описании его.

Водозаборные сооружения забирают природную воду из поверхностного водоисточника. Насосная станция первого подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий кольцевую водопроводную сеть. Вода используется на питьевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, на предприятиях местной промышленности.

Использованную воду (сточные воды) по закрытой канализационной сети отводят за пределы города и главной канализационной насосной станцией подают на городские очистные сооружения.

Здесь сточные воды проходят механическую и биологическую очистку, дезинфицируются и подаются на биологические пруды, где очищаются в естественных условиях. После прудов вода по своим качествам незначительно отличается от воды естественного водоема, может сбрасываться в реку, озеро и т. Д.

Атмосферные воды, которые отводятся дождевой сетью, проходят очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на сооруженниях, также сбрасываются в биологических пруды или непосредственно в приемник вод (водоем).

Город может также снабжаться питьевой водой и из подземных источников – артезианских скважин.

Промышленное предприятие потребляет питьевую и техническую воду. Техническая вода чаще всего применяется в водооборотных циклах. Для охлаждения вода используется повторно после снижения температуры в охладителях.

Сточные воды от промпредприятий, содержащие специфические загрязнения, а также дождевые и талые воды с территорий промплощадок могут сбрасываться в систему водоотделения населенного пункта и подвергаться биологической очистке совместно с городскими сточными водами после прохождения локальных очистных сооружений.

Системы водоснабжения промышленных предприятий в зависимости от водных и технологических процессов могут быть прямоточного, повторного и оборотного водоснабжения. В зависимости от технологического назначения вода в системе оборотного водообеспечения может быть подвергнута различной обработке. В системах оборотного водоснабжения безвозратные потери воды компенсируют дополнительным, т.е. Подпиточным, количеством свежей воды из источника.

Балансовые схемы расходования воды, сырья, загрязнений служат единым из исходных материалов при составлении экологических паспортов предприятия по ГОСТ 17.0.04

– 90 в разделе характеристики водопотребления, водоотведения и очистки вод, а также паспорта водного хозяйства населенных пунктов.

Современные схемы водообеспечения и водоотделения промышленных предприятий и населенных мест разрабатываются при проектировании на основе техникоэкономического сравнения вариантов с целью комплексного решения водохозяйственных проблем района, города или региона.

Система водного хозяйства, включающая насосные станции, трубопроводы, очистные сооружения, исполненная и эксплуатируемая даже в самом образцовом виде, по сути своей является природоохранной, создает определенную антропогенную нагрузку на окружающую среду и потребляет при этом ресурсы. К ним относятся следующие факторы: потребление энергии, химических реагентов и материалов, в частности металлов, выделение газовых и твердых отходов, сброс очищенных сточных вод, тепловое загрязнение среды.

Оценивая экономическую значимость всей системы водного хозяйства, отметим, что система канализации является приемником огромного количества загрязнений, сопровождающих жизнедеятельность человека в быту и на производстве. Какой бы совершенной ни была система очистки сточных вод, все равно остаются осадки, выделяются газы в атмосферу, потребляется энергия на очистку воды, выводятся из сельскохозяйственного оборота земли на накопители, новые площадки и т. Д. Очень тяжело переносит природа сброс в канализацию вредных микропримесей – солей тяжелых металлов, нефтепродуктов, поверхностно-активных средств, ксенобиотиков.

Технологичный цикл антропогенного круговорота вещества и энергии, в том числе и для систем водного хозяйства, может быть сведен к минимуму при рациональном, экологически обоснованном природопользовании.

Водопользование – это использование человеком водных объектов в социальной, хозяйственной и бытовой деятельности. Водохозяйственный комплекс представляет собой совокупность различных отраслей народного хозяйства, совместно использующих ресурсы одного водного бассейна.

СОВРЕМЕННЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Биотехнологии как направления науки и практики являются пограничной областью между биологией и техникой отраслей человеческой деятельности. Они представляют собой совокупность методов и приемов получения полезных для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью организмов. Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание технологических процессов, основанных на продуктах жизнедеятельности биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации. Методами и приемами биотехнологии являются фундаментальные и прикладные наработки микробиологии, биохимии, биофизики, клеточной и генной инженерии, их сочетание.

История биотехнологии насчитывает тысячелетия (производство хлебопечения, виноделия, сыроделия и т. Д.). Однако ежегодно появляются новые прикладные направления биотехнологии, общим для которых является искусственное создание условий для эволюционных биогеохимических процессов на Земле в виде характерных биореакторов, реализующихся с большими скоростями, оставаясь совместимыми по своим продуктам с окружающей природной средой.

На протяжении столетий человечество добывало металлы из богатых и относительно простых по химическому составу руд. По мере истощения запасов таких руд стали использовать полиметаллические и более бедные руды. Традиционные способы добычи металлов загрязняли окружающую среду отходами, шлаками. При этом извлекался только один элемент, а сопутствующие накапливались в отвалах.

Более совершенен и менее антропогенен гидрометаллургический метод, основанный на использовании водных растворов, одной из разновидностей которого является бактериально-химическое выщелачивание металлов. Основу этого процесса составляет окисление содержащихся в рудах сульфидных минералов тионовыми бактериями. К таким минералам относят: сульфиды железа, меди, никеля, цинка, кобальта, свинца, молибдена, серебра, мышьяка. Металлы переходят из нерастворимой сульфидной формы в растворимую сульфатную. Полученные концентрированные (до 50 г/л) железосодержащие растворы отправляются на экстракцию и электрохимическую обработку.

Для метаноокисляющих бактерий метан служит одновременно источником углерода и энергии. Метаноокисляющие бактерии выращивают в ферментерах, концентрируют и непосредственно в щахте приготавливают рабочую суспензию с добавками азота и фосфора, которая закачивается в пласт из расчета 30–40 л на 1 т угля. Необходимый для развития бактерий кислород подают в пласт компрессорами. Содержание метана в этом случае снижается более чем в 2 раза и в 1,5 раза повышается отдача угольного пласта.