Некоммерческое акционерное общество

 «АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра охраны труда и окружающей среды

 

 

 

Ж.С.  Абдимуратов

Т.С. Санатова

М.К.  Дюсебаев

 ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

Учебное пособие

для студентов - бакалавров всех специальностей и всех форм обучения

 

 

                                                                           

Алматы 2011 г.

УДК 658. 382. 3 (075.8)

ББК 20.1 Я73

Д 97  Экология и устойчивое развитие:

Учебное пособие/ Ж.С. Абдимуратов, Т.С. Санатова, М.К. Дюсебаев; АУЭС. Алматы, 2011. - 80 с.

 

ISBN 978-601-7307-11-0 

 

Учебное пособие предназначено для ознакомления студентов с материалами по дисциплине «Экология и устойчивое развитие». Учебное пособие рекомендуется для студентов всех специальностей и всех форм обучения.

 

Ил.10, библиогр. - 12 назв.

 

ББК 20.1 Я73

 

РЕЦЕНЗЕНТ:   КазНТУ, док. техн. наук, проф. Жараспаев М.Т. 

                          АУЭС, канд. техн. наук, проф. В.Н. Борисов 

 

 

    ISBN 978-601-7307-11-0

  

Печатается по плану издания Министерства образования и науки Республики Казахстан на 2011 г.

  

Ó     НАО  «Алматинский    университет    энергетики  и  связи»,    2011 г.

 

 Введение 

Истоки экологии  как науки о живых существах, их взаимозависимости и условиях обитания  уходят в далекое прошлое и связаны с необходимостью на самых ранних этапах становления и развития человеческих обществ добывать себе в пищу растения и животных. Было необходимо знать, как выглядят, где и когда созревают съедобные плоды, корни и стебли растений, где лежат пути мигpации диких животных, когда и где они воспроизводят потомство.

 Первичные знания такого pода осмыслялись и находили отpажение во многих, ставших классическими, произведениях Гиппокpата, Аpистотеля, других ученых философов древности.

Термин экология (экос - дом, логос - учение, гр.) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель.   В последующем, содержание понятия экологии многократно расширялось. Под ней стали понимать науку, изучающую среду обитания всех живых существ, включая человека. Казалось бы, уместно ограничить содержание экологии лишь природной средой. Однако, воздействуя на природную среду и изменяя ее, человек тем самым меняет условия существования не только растений и животных, но и самого себя, того общества, которое попадает под воздействие этого производства и природы, и созданных им изменений. Потому правомерно рассматривать всю окружающую человека среду.

Поскольку взаимодействие организмов между собой и окружающей их средой всегда системно, то есть всегда реализуется в форме некоторых систем взаимосвязей, поддерживающихся обменом вещества, энергии и информации, основным объектом исследования экологии являются экосистемы. Самой крупной в иерархии экосистем является  биосфера.

Таким образом, в последние десятилетия экология фактически вышла за рамки только биологии и переживает колоссальное развитие в различных направлениях. Современная экология не только изучает законы функционирования природных и техногенных систем, но и ищет пути гармонического взаимоотношения природы и общества, от характера которого зависит не только здоровье людей и их экономическое процветание, но и сохранение человека как биологического вида. Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. Поэтому идеи и проблемы экологии всемерно проникают в другие научные дисциплины и внедряются в общественное развитие. Этот процесс называется экологизацией.

  

         1  Понятие и определение экологии

 

Экология – наука, изучающая закономерности существования, формирования и функционирования биологических систем всех уровней – от организмов до биосферы и их взаимодействие с внешними условиями.

В общем виде развитие экологии можно представить в три этапа.

Первый этап – зарождение и становление экологии как науки (до 60-х годов 19 века), в котором на основании накопленных  данных о взаимосвязи живых  организмов со средой обитания делались первые научные заключения. Так, Гиппократ (460-377 гг. до н.э.) выдвинул идеи о влиянии факторов среды на здоровье людей, Аристотель   классифицировал  более 500 животных по способу питания. Шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778) дал основы  научной системы животных  и растений, обобщив свои наблюдения в работе «Система природы». Французский натуралист Жан Батист Ламарк (1744-1829)  изучал влияние  среды на организмы, описанное в работе «Философия зоологии». Ламарк и Мальтус  (английский священник)  впервые предполагают о возможных негативных последствиях воздействия человечества на природу.

Второй этап – экология формируется как самостоятельная наука (после 60-х годов 19 века). В работах русских ученых А.Т. Болотова (1738-1833), И.И. Лепехина (1740-1802), П.С. Паллас (1741-1811), Н.А. Северцова (1827-1885), А.Н. Бекетова (1825-1902), В.В. Докучаева (1846-1903) обосновывается ряд принципов  и понятий экологии, актуальных до настоящего времени.

В 1877 г. появилось новое экологическое понятие – биоценоз, определение  которому дал немецкий  гидробиолог  К. Мебиус. Понятие – биотоп – совокупность условий среды, в которых обитает биоценоз – ввел Ф. Даль  в 1903 году.

В этот период, выдающийся русский ученый  В.И. Вернадский  создает фундаментальное учение о биосфере. До учения Вернадского представления  о целостности природных комплексов, сформулированных разрозненными трудами ученых, не стали системой господствующих взглядов в научных кругах конца 19-начала 20 века. Интегрированная система изучения биоценоза  и биотопа возникла в экологии позже.

Экология окончательно сформировалась как наука в начале 20 века.

В 30-40-е годы экология поднялась на более высокую ступень: А. Тенсли дает определение экосистемы, В.Н. Сукачев  о близком понятии – биогеоценозе. Публикуются работы В.В. Станчинского, Э.С. Бауера, Г.Г. Гаузе, А.Н. Формозова, Д.Н. Кашкарева, В.Н. Беклемишева и др.

Третий этап начинается  в 50-е годы 20 века и продолжается  до настоящего времени. Экология  превращается  в комплексную науку – науку об окружающей природной среде и ее охране.

Таким образом, современная экология  представляет собой значительный цикл знаний, вобравшей в себя разделы биологии, географии, геологии, химии, физики, социологии, психологии, культурологии, экономики, педагогики и технических наук.

Для разработки мер по охране окружающей среды необходимы знания технологических процессов  и аппаратов, являющихся источниками загрязнения окружающей природной среды.

Сегодня экология подразделяется в соответствии:

1) с размерами объектов изучения: аутоэкология, демэкология, синэкология, ландшафтная экология (крупные геосистемы с участием  живого и их среды), мегаэкология (учение о биосфере Земли);

2) отношением к предметам изучения: экология микроорганизмов, экология грибов, экология растений, экология  животных, экология человека, сельсхозяйственная экология, промышленная экология, общая экология;

3) средами и компонентами:  экология суши, пресных водоемов, экология морская, экология Крайнего Севера, экология высокогорий,  экология химическая;

4)     подходом к предмету: аналитическая, динамическая;

5)     фактором времени: историческая, эволюционная.

Аутоэкология изучает взаимоотношения представителей вида с окружающей его природной средой, влияние совокупности  экологических факторов на изолированную особь (организм) и ответные реакции особи на их действие.

Основной источник разнообразия биосферы (внешней оболочки Земли, населенной живыми организмами) – это деятельность живых организмов. Между организмами  и окружающей их неживой природой  происходит непрерывный  обмен веществ. В биосфере представлено более 2 миллионов видов живых организмов. Многие виды включают в себя миллионы особей, определенным образом распределенных  в пространстве. Каждый вид по-своему  взаимодействует с окружающей природной средой. Деятельность  живых организмов создает  удивительное разнообразие окружающей нас природы.

В пределах биосферы выделяют четыре основные среды обитания:

- водная;

- наземная;

- почвенная

- среда, образуемая живыми организмами.

В каждой из этих сред своя биота (набор живых организмов), ведущая свой образ жизни. Любой живой организм реагирует  на экологические факторы среды, в которых он проживает.

В понятие природной среды (ниши)  входят все условия живой и неживой природы, в которых существует организм, популяция,  природное сообщество. Природная среда (ниша)  прямо или косвенно влияет на их состояние и свойства.

Компоненты природной среды, влияющие на состояние и свойства организма, популяции, природного сообщества, называют экологическими факторами – любое условие сред, на которое живой организм  реагирует приспособительными реакциями. Среди них различают  три разные по своей  природе группы факторов: абиотические, биотические, антропогенные.

  Абиотические факторы – это факторы неживой природы (солнечный свет, температура, влажность воздуха, ветер, давление) и местные (рельеф, свойства почвы, соленость течения, радиация и т.д.).

Биотические факторы - влияние живых организмов друг на друга. Организмы постоянно взаимодействуют, оказывая прямое или косвенное влияние друг на друга.

Антропогенные факторы – формы деятельности человека, оказывающее прямое действие на жизнь организмов  или косвенное влияние на них посредством изменения среды обитания. К таким факторам относится  воздействие  сельскохозяйственного производства, промышленности, транспорта и всех других форм ведения хозяйства.  Современные  экологические  проблемы и возрастающий интерес к экологии связан с действием антропогенных факторов.

Разные экологические факторы, такие как температура, влажность, наличие пищи действуют на каждую особь. В ответ на это у организмов через естественный отбор  вырабатываются различные  приспособления к ним. Интенсивность факторов, наиболее благоприятных для жизнедеятельности, называют оптимальной. Реакция организмов на действия экологических факторов характеризуется  толерантностью и адаптацией.

Толерантность – способность выносить отклонения факторов  среды от оптимальных  для них значений. Диапазон между двумя величинами  составляет  пределы  толерантности, в которых  организм  нормально реагирует на влияние среды. В зависимости от  диапазона толерантности живые организмы делятся на эврибионтов и стенобионтов. Эврибионт – организм, способный жить в различных,  порой резко отличающихся  друг от друга условиях среды. Эврибионты имеют широкий диапазон толерантности. (например, волк живет во всех географических зонах). 

  Стенобионт – организм, требующий строго определенных условий среды. Стенобионты имеют узкий диапазон толерантности (например, форель не может переносить колебаний температуры).

В данной области действуют 2 основных закона.

 Закон минимума Ю.Либиха, 1840 г. гласит, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. если организму не будет хватать того минимума фактора (тепло, свет, вода и т.д.), ниже которого или прекратится развитие экосистемы, или наступает смерть. Следует отметить, что организм иногда заменяет одно, дефицитное, вещество другим, имеющимся в избытке.

Закон толерантности Шелфорда, 1913 гласит, что отсутствие или невозможность  развития  экосистемы определяется не только недостатком , но и избытком любого из факторов. Слишком много хорошего – тоже плохо (закон максимума).

Адаптация - различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся  у организмов  в процессе эволюции. Способность к адаптации  - одно из основных свойств живых организмов, обеспечивающих возможность своего существования. К основным факторам, развивающим процесс адаптации относятся: наследственность, изменчивость, естественный  (и искусственный) отбор. Свойство организмов  адаптироваться к существованию в том или ином диапазоне экологического  фактора называется экологической пластичностью.

Акклиматизация – это явление, при котором виды с широким географическим  распространением популяции, обитающих в климатически разных зонах, часто оказываются приспособленными  наилучшим образом именно к тем условиям, которые характерны для данной местности.

Демэкология занимается структурой и динамикой отдельных групп особей какого-либо вида (популяции) или видов (популяций).

Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся  во взаимодействии  между собой  (свободно скрещивающихся) и совместно  населяющих  общую территорию.

Количественные показатели популяции делятся на: статические и динамические. Статические  показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени и включают в себя нижеперечисленные:

- численность – число особей  в популяции;

- плотность – число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема;

- показатели структуры - половой и возрастной состав;

- пространственно-этологическую структуру – характер распределения особей (равномерное, неравномерное, случайное) в пределах ареала. Она зависит от особенностей. 

Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции  за определенный промежуток времени и включают  в себя:

- рождаемость – число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени  в результате размножения;

-смертность – число особей, гибнущих в течение определенного промежутка времени.

Скорость роста популяции может быть положительной, отрицательной, нулевой. Она зависит от показателей рождаемости, смертности и миграции.

Сумма физических  и биологических  факторов, не позволяющих данному виду достигнуть  максимальной численности, называется сопротивлением среды.

Биоценоз (биота) – это организованная группа популяции  растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробоценоз), живущих во взаимодействии в одних и тех же условиях среды. Биотоп – это место существования, место обитания биоценоза. Биоценоз с биотопом образует биологическую макросистему – биогеоценоз. Термин «биогеоценоз», обозначающий  совокупность биоценоза и его места обитания, предложил в 1940  г. Сукачев  В.Н., этот термин практически тождественен термину «экосистема». Но термин «экосистема», который введен А. Тенсли в 1935  г., понятие безразмерное. Каждый биогеоценоз можно назвать экосистемой, но не каждую экосистему – биогеоценоз. Например, труп животного или гниющий ствол дерева относятся к экосистеме, но не к биогеоценозу. Биогеоценоз – экосистема ограниченная  только растительным сообществом, дающим жизнь животным, например, луг, степь, лес. Т.е. биогеоценоз – это часть экосистемы. С энергетической точки зрения любой биогеоценоз практически бессмертен, т.к. в присутствующие в нем, как в системе, организмы  постоянно поставляют  необходимую для круговорота веществ энергию в результате  фотосинтеза. Экосистема, если она не включает растительное звено, существует до тех пор, пока организмы, ее составляющие, не израсходуют всю энергию, содержащуюся в мертвом органическом теле (труп животного, мертвый ствол дерева и т.п.).

В любом биогеоценозе все виды живых организмов занимают определенные экологические ниши, расселяясь так, что бы не мешать друг другу. Одно и тоже местообитание может порождать множество ниш (как правило, сильно различающихся между собой).

В любой экосистеме происходят  взаимодействия, под которыми понимают пищевые (трофические) связи и соотношения компонентов: фитоценоз – продуценты, производители первичной продукции, аккумулирующего  энергию солнца; зооценоз – консументы, производителей вторичной продукции, использующих для своей  жизнедеятельности  энергию, заключенную в органическом  веществе фитоценоза; микробоценоза – редуцентов – организмов, живущих за счет энергии мертвого органического вещества и обеспечивающих  его разрушение с получение исходных минеральных элементов в виде, удобном для использования растениями для воспроизводства первичной органической продукции.

В экосистемах перенос энергии пищи  от ее источника – растений через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, и называется пищевой (трофической) цепью.

В результате  последовательного перехода органического вещества с одного трофического  уровня на другой происходит круговорот вещества и передача энергии.

Экологическая пирамида – соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в естественных экосистемах, выраженное  в их массе и выраженного в виде графических моделей. Эффект пирамиды в виде таких моделей разработал Ч. Элтон (1927).

Они бывают в основном трех типов:

- пирамида численности, отражающая численность отдельных организмов;

- пирамида биомасс, характеризующая общий сухой вес, калорийность или другую меру общего количества вещества;

- пирамида энергии, показывающая величину потока энергии на последовательных трофических уровнях энергии.

К свойствам экосистем относят: гомеостаз, продуктивность, самоочищение, стабильность, устойчивость, эмерджментность, сукцессия, способность осуществлять круговорот веществ.

Гомеостаз – способность живых организмов к обмену веществ (метаболизму) и к осуществлению множества разнообразных химических реакций. Метаболистические  процессы регулируются таким образом, чтобы внутренняя среда клеток оставалась как можно более постоянной.

Продуктивность – прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени. Продуктивность делится на первичную (биомасса, созданная за единицу времени продуцентами) и вторичную (биомасса, созданная за единицу времени консументами). Самой высокой продуктивностью обладают тропические леса, самой низкой – пустыни, тундра). Продуктивность экосистем определяется наличием лимитирующих факторов, которые различны в разных экосистемах: наличие воды, питательных солей, солнечного радиации и т.п.

Самоочищение – способность выводить за свои пределы или перерабатывать  загрязняющие вещества.

Стабильность  - способность экосистем сохранять  свою структуру и функциональные свойства при воздействии внешних факторов.

Устойчивость – способность экосистем возвращаться в исходное  состояние  после воздействия факторов, выводящих ее из равновесия. Различают 2 вида устойчивости: резистентная – это способность  экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая при этом неизменным свою структуру и функции; и упругая – способность  системы быстро  восстанавливаться после нарушения структуры функции. (Например, заросли вереска очень легко выгорают (низка резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость)  или секвойный калифорнийский лес пожароустойчив, однако, если он все же сгорит, то восстанавливается крайне медленно или вообще не восстанавливается).

Эмерджментность – свойство экосистем, которые не являются простой суммой свойств слагающих ее частей или элементов. Эти свойства нельзя предсказать на основании свойств подсистем низшего порядка, составляющих систему   следующего более высокого уровня организации.

Экологическая сукцессия – последовательная необратимая смена биогеоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных и антропогенных факторов. Различают  сукцессии: первичная   (сукцессии, которые начинаются  на абсолютно лишенном жизни месте) и вторичная (сукцессии с новым сообществом, которые развиваются на месте, где ранее существовал хорошо развитый биоценоз).

 

 

1.1  Биосфера и ее устойчивость

 

Биосфера – область активной жизни, оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в настоящем и прошлом обусловлены жизнедеятельностью организмов.

На сегодняшний день существует много  мнений о зарождении жизни на Земле. Среди которых:

- идеалистическая, по которой жизнь создана Творцом, Богом;

- гипотезы стационарного состояния, по которой жизнь, как и Вселенная существовала всегда и будет существовать вечно;

- гипотеза панспермии, по которой жизнь на землю была занесена из космоса и прижилась благодаря благоприятным условиям.

К настоящему времени ни одна из гипотез не имеет доказательств.

По мнению большинства  современных ученых  в развитии жизни на земле существует три этапа:

1) Добиологический  - это период от возникновения Земли до появления жизни на ней. Свободный кислород практически отсутствовал. Ультрафиолетовое излучение  Солнца  беспрепятственно достигало поверхности Земли и губительно действовало на все возможные очаги зарождения живых организмов. Однако, благодаря именно этому излучению стали возможны  химические реакции, приведшие к возникновению сложных органических молекул – аминокислот, которые в свою очередь, послужили материалом для построения простейших живых организмов. Увеличение содержания  фиолетового излучения дало толчок к образованию озонового слоя вокруг Земли. Живые компоненты  природы в процессе своей жизнедеятельности  преобразовали  определенную часть недр и поверхностный слой  суши, изменили качественный и количественный состав водного и воздушного бассейнов. Так на планете возникла сфера жизни.

2) Возникновение биосферы. Вначале появились клетки без ядра, но имеющие нити ДНК, напоминающие нынешние бактерии и сине-зеленые водоросли. Возраст таких организмов около 3 млрд. лет. Затем 2 млрд. лет назад в клетках появились ядро, одноклеточные организмы- простейшие. Самые простые из них – амебы. Примерно 1 млрд. лет назад  появились  многоклеточные  организмы. В результате фотосинтеза  создавалось  органическое вещество, выделялся кислород, накапливался озон.

3) Процесс эволюции живых организмов привел к появлению высшего биологического вида – человека. В результате  наша планета вступила в качественно новый этап – формирование ноосферы – сферы разума.

  Формирование биосферы началось с появления живых организмов. Жизнь на земле возникла 4-5 млрд. лет назад  - задолго до образования кислородной атмосферы. Вероятно, что первые организмы и фотосинтезирующие растения появились в воде, где жизнь лучше защищена от ультрафиолетового излучения, пока не образовался озоновый экран. Предположительно, с момента возникновения  первых живых организмов  до появления  кислорода в атмосфере прошло не менее 1 млрд. лет. Но и после количество  его еще долго  (около 2,5 млрд. лет)  оставалось ничтожно малым и не превышало 1-2 %. Атмосфера с высоким содержанием  кислорода сформировалась 500-600 млн. лет назад, когда окончательно сложился современный  биотический круговорот веществ.

Принято считать, что нижняя граница биосферы в среднем  проходит на глубине 3  км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана. Верхняя граница охватывает  всю тропосферу и нижнюю часть стратосферы, достигая в среднем высоты 20 км над поверхностью Земли. Приблизительная масса биосферы составляет 0,05 % массы Земли, а ее объем, включая атмосферу - 0,4 % объемы планеты.

Учение о биосфере  - это обширная область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя целый ряд научных направлений естественнонаучного и общественного профиля. Учение о биосфере, в том числе включает в себя общую экологию, которая состоит из четырех основных разделов:  биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной экологии.

Биоэкология состоит из экологий естественных биологических систем: особей, видов (аутоэкология ), популяций и сообществ (синэкология ) и экологии биоценозов.  Еще одно подразделение биоэкологии составляет эволюционная экология, рассматривающая экологические аспекты эволюции.

Геоэкология  изучает биосферные оболочки Земли, в том числе подземную гидросферу, как компоненты окружающей среды, минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных процессов. Геоэкологические исследования носят комплексный характер и включают в себя изучение ландшафтов, почв, поверхностных и подземных вод, горных пород, воздуха, растительного покрова.

Экология человека - комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как биологической особи (биоэкология человека) и личности с окружающей его природной, социальной и культурной средами. Здоровье людей связано с экологической обстановкой и образом жизни (медицинская экология), на человека оказывает влияние среда морали, воззрений, традиций и трудно уловимой духовности (экология духа).

Прикладная экология  представлена комплексом дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы, формирует экологические критерии и нормативы в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве.

 

 

1.1.1   Hаучное наследие В.И.Веpнадского

 

Основу учения В.И.Вернадского составляет понятие биосферы как целостной  оболочки Земли, населенной  жизнью  и качественно преобразованной живым веществом планеты. По утверждению ученого, живое вещество Земли есть самая мощная  сила в биосфере, материально и энергетически определяющая ее функции.

Биосфера - живая оболочка земли. Автором термина "биосфера" является французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк, который употребил его в 1803 г. в труде по гидрогеологии Франции для обозначения совокупности организмов, обитающих на земном шаре. Затем термин был забыт. В 1875 г. его "воскресил" профессор Венского университета геолог Эдуард Зюсс (1831 - 1914) в работе о строении Альп. Он ввел в науку представление о биосфере как особой оболочке земной коры, охваченной жизнью. В таком общем смысле впервые в 1914 г. использовал этот термин и В. И. Вернадский в статье об истории рубидия в земной коре. Однако  учение В. И. Вернадского о биосфере было еще впереди. Его книга «Биосфера», переведенная затем на французский и английский языки, вышла в 1926 г. Статьи по этой тематике он публиковал до конца жизни. Изучение геохимической роли живого вещества В. И. Вернадский считал своей основной научной задачей. Но его главные мысли о биосфере, глубина и значение его идей только теперь начинают осознаваться обществом.

Естественно, что в своих построениях В. И. Вернадский опирался на эмпирические данные своего времени, которые во многом устарели с позиций современности. Но главные его мысли об уникальной роли «живого вещества», которое неразрывно связано с окружающей материей и космическим пространством, учение о биосфере как развивающейся и самоорганизующейся системе, еще долго будут служить науке. Многие затронутые им проблемы остаются до сих пор нерешенными или спорными: возникновение жизни, ноосфера и другие. Их актуальность в наши дни свидетельствует о могуществе и гениальности теоретических обобщений В. И. Вернадского, который во многом опередил свое время.

Взглянем на нашу планету глазами В. И. Вернадского. Он подчеркивал, что не строил никаких гипотез, а пытался описать картину планетного процесса на основе эмпирических обобщений: «Основные физические и химические свойства нашей планеты меняются закономерно в зависимости от их удаления от центра. В концентрических отрезках они идентичны, что может быть установлено исследованием» (В. И. Вернадский, 1926). Возможно, выделить большие концентрические области и дробные внутри них, называемые земными оболочками, или геосферами. Можно предполагать, что в глубоких областях Земли имеются достаточно устойчивые равновесные системы: ядро и мантия, а над ними - земная кора. Вещество ядра, мантии и земной коры, вероятно, отделено друг от друга, и если переходит из одной области в другую, то очень медленно.

Биосфера, согласно определению В.И.Вернадского - это среда нашей жизни, это та «природа», которая нас окружает, та «природа», о которой мы говорим в разговорном языке.  Определение биосферы и ее синонима - Лика Земли были введены австрийским геологом Э. Зюссом. В.И.Вернадский показал ходом дальнейшего исследования, что его представления были коренным образом изменены, что Лик Земли не является результатом «случайных явлений», а отвечает определенной резко ограниченной геологической земной оболочке - биосфере - одной из многих других, имеющих определенную структуру, характерную для земных планет. Он подчеркивал организованность идущих в ней геологических процессов" Пределы биосферы обусловлены «полем существования жизни», в котором по условиям температуры, химической активности и физического состояния вещества явления жизни могут иметь место.

Функцией биосферы в жизни планеты Земля являются характерные для нее и теснейшим образом материально и энергетически с ней связанные живые организмы, представляющие собой огромную геологическую силу.

Живое вещество биосферы, участвующее в геологических процессах Земной коры, есть совокупность всех живых организмов в данный момент существующих, численно выраженная в элементарном химическом составе, весе и энергии. Новым в науке являлась оценка роли живого вещества в геологических процессах. В частности, В.И.Вернадский отмечал, что: современное живое вещество генетически родственно всем прошлым организмам; в современную эпоху живое вещество так же влияет на химический состав земной коры, как и в прошлые эпохи.

Два биогеохимических принципа В.И.Вернадского заключены в следующем: 

- геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению; 

- при эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию. Действительно, продуценты, зеленые растения и микроорганизмы, использующие солнечную энергию для построения своих тканей не могут не стремится использовать ее максимально. Потому и создаваемая ими потенциальная энергия стремится к максимально возможному значению и именно те организмы, которые это обеспечивают, оказываются самыми конкурентоспособными.

Вещество биосферы, по представлениям В.И.Вернадского, состоит из семи глубоко разнородных частей:

- из совокупности живых организмов, живого вещества;

- вещества, создаваемого и перерабатываемого жизнью, т.е. живыми организмами, источником чрезвычайно мощной потенциальной энергии (каменный уголь, битумы, известняки, нефть и т.д,);

- костного вещества;

- биокостного вещества, которое создается одновременно живыми организмами и костными процессами;

- вещества, находящегося в радиоактивном распаде;

- рассеянными атомами, которые непрерывно создаются из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений;

- вещества космического происхождения.

Постоянство количества живого вещества биосферы определяется, по В.И.Вернадскому:

- предельно максимальной величиной биогеохимической энергии размножения;

- постоянством площади, доступной заселению организмами, включая как территории континентов, так и океанические пространства;

- постоянством, в многолетнем режиме, величины солнечной радиации - энергетической основы развития жизни и биогеохимической миграции на Земле.

Миграция химических элементов на земной повеpхности и в биосфеpе осуществляется, согласно представлениям В.И.Вернадского, или пpи непосpедственном участии живого вещества (биогенная мигpация), или же она пpотекает в сpеде, геохимические особенности котоpой обусловлены живым веществом, как тем, котоpое в настоящее вpемя населяет биосфеpу, так и тем, котоpое действовало на Земле в течение всей геологической истоpии.

 

1.2   Окружающая человека среда

 

         Средой жизнедеятельности человека является окружающая нас природа во всех ее проявлениях.

Географическая оболочка Земли состоит из атмосферы, гидросферы, литосферы, то есть биосферы (сфера жизни), где обитают живые организмы.

Атмосфера (от греческого «атмос» – воздух), защитная оболочка Земли, является основой жизни, определяет окислительные процессы живой и неживой материи, предохраняет от резких перепадов температуры (которые могли бы достигать 150 – 200 градусов по  Цельсии), защищает от вредных космических и солнечных лучей.      Гидросфера занимает 71 % поверхности Земли. Литосфера  (литос – камень) – верхний, каменный, твердый слой Земли, состоящий из осадочных пород.

         Биосфера – исторически древняя, многокомпонентная, структурная саморегулирующаяся оболочка планеты. Она создана воздействием живого вещества (растений, животных, микроорганизмов) с неживой материей (природой) и определила состав атмосферы, осадочных пород, почвы и водной поверхности.

         Биосфера – это гигантский аккумулятор и уникальный трансформатор лучистой энергии Солнца. Единственный процесс, специфический  для биосферы – фотосинтез.

         Основное назначение биосферы – естественное поддержание планетарного равновесия на Земле, а также  снабжение человека пищей, водой, кислородом. Но в состав биосферы, кроме живого вещества        (растения, животные, микроорганизмы), входят продукты жизнедеятельности живых организмов, продукты распада, переработки пород живыми организмами, вода и радиоактивные вещества.

         На первом этапе развития биосферы – геологическом  (от возникновения жизни на земле – до начала ХIХ столетия) - биосфера сама перерабатывала отходы деятельности человечества.

         На втором этапе развития биосферы – биологическом (от начала 19 столетия – до настоящего времени) - образовалась совокупность технических сооружений, созданных человечеством (фабрики, заводы, крупные промышленные центры, города со сложной системой транспортных и инженерных коммуникаций) – возникла техносфера.

         Техносфера - это неотъемлемая часть биосферы, охваченная влиянием технических средств и технических сооружений, созданных человечеством. Создавая техносферу, человечество в первую очередь стремилось к повышению комфортности среды обитания; к обеспечению защищенности от негативных природных воздействий; к росту коммуникабельности.

         Все это благоприятно отразилось на условиях жизни человека.         Однако созданная руками и разумом человечества техносфера, призванная максимально удовлетворять его потребности в комфорте и безопасности, не оправдала надежды людей. Появление новых технологий, производственная и городская среда, научно-технический прогресс в целом, оказались далеки по уровню экологической безопасности от допустимых требований, к которым стремилось человечество.

         Среда обитания – это окружающая нас среда, обусловленная совокупностью множества опасных и вредных физических, химических, биологических, социальных факторов, способных оказать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на человека, его здоровье, потомство.

         Среда обитания подразделяется на природную, производственную, бытовую и социальную.

         Природная среда – это географическое положение, рельеф местности, климат, минеральные, энергетические и природные ресурсы, состав почвы, воздух, вода, флора, фауна.

         Производственная среда – это физико-химические и биологические условия в производственных помещениях. Она в свою очередь, складываются из:

- внешних условий (природный радиационный фон, влияние всей промышленной зоны, транспорт);

- цеховых условий (общий шум, освещенность, запыленность, микроклимат);

- условий создаваемых непосредственно рабочим местом (станки и оборудование, механизмы и приспособления, инструменты).

         Бытовая среда – это уклад повседневной жизни вне производства, то есть сфера, включающая как удовлетворение материальных потребностей человека в пище, одежде, жилище, поддержании здоровья, так и потребностей в освоении духовных благ, культуре общения, отдыхе, развлечениях, сексе.

         Социальная среда – это окружающие человека общественные, материальные и духовные условия его существования и деятельности.

         Человечеству, чтобы существовать, необходимо вступать в определенные взаимоотношения с природой, обусловленные его трудовой деятельностью, то есть заниматься   природопользованием.

         В результате этого происходят изменения природных комплексов, нарушается равновесие экологической системы планеты Земля. Природа сама не успевает самоочищаться, в результате этого происходит ее загрязнение различными отходами производства. Человек не может прожить без пищи – около 30 дней, без воды – около 10 дней, без воздуха –  не более 5 минут.

Загрязнение природной среды может быть естественным и искусственным.

Естественные природные загрязнения вызываются природными процессами без влияния человека. К ним относятся: загрязнения внеземного происхождения (космическая пыль, космические излучения, космические пришельцы в виде метеоритов.); земное загрязнение (извержения вулканов, выветривание горных пород, лесные и другие пожары, оползни, сели, наводнения и т. д.).

Искусственное загрязнение вызвано деятельностью человека и называется  антропогенным загрязнением. Только антропогенное загрязнение приводит к коренным изменениям в природном балансе планеты Земля.

Все живое на планете Земля  существует за счет потребления веществ питания, получаемых от природы. Все живое перерабатывает продукты питания, образуя новые вещества, которые вновь возвращаются в почву, воздух, воду. Возникает  биологический круговорот. Под биологическим круговоротом понимается – поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, превращение в них поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их в воздух, почву, воду, в процессе жизнедеятельности с ежегодным спадом (уничтожением) части органического вещества или полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза.  Биогеоценоз -  совокупность однородных (различных) элементов на определенном участке поверхности Земли.

Земля - единственная планета солнечной системы, атмосфера которой имеет значительное количество свободного кислорода за счет фотосинтеза. Кислород (О₂) практически входит во все биологические соединения – белки, жиры, углеводы и составляет четвертую часть всех атомов живого вещества. Приблизительно на 65% человек состоит из кислорода. Кислород биосферы расходуется на поддержание озонового слоя планеты, который в свою очередь задерживает космические излучения, губительные для всего живого.

На круговорот кислорода в биосфере больше всего влияет деятельность человека. Ежегодно человечество потребляет более 10 миллиардов тонн молекулярного кислорода. Значительное количество потребления молекулярного кислорода приходится на автомобили, самолеты, теплоходы, ТЭС, другую технику и производства. Например, при сжигании 1 тонны угля расходуется количество кислорода  равное 10-ти годовым нормам одного человека. Не следует забывать, что человечество расходует (использует) кислород – как производственное сырье, нарушая установленное равновесие.

Это в первую очередь ведет к уменьшению образования озона. Техногенное выделение огромного количества углекислого газа и различных отходов производства (за счет сжигания углеводородов на транспорте, тепловых электростанциях, производствах черной металлургии и т.д.) способно изменить баланс углекислого газа в атмосфере и уменьшить теплоотдачу Земли в космическое пространство (проявится парниковый эффект, потепление). Из-за глобального потепления и увеличения средней температуры на Земле приведет к таянию ледников Антарктиды и Арктики с чрезмерным затоплением материковой части планеты Земля.

Во  вторых, выбрасывая в атмосферу различные отходы производства и, прежде всего, фреоны, хлорфторуглероды, которые в атмосфере под действием солнечных лучей разлагаются с образованием атомов фтора, разрушают озоновый слой.

   

1.3  Опасные и вредные факторы окружающей среды

 

Загрязнение – это все то, что приводит к нарушению природного равновесия. Источниками загрязнения называется  природный или хозяйственный объект, производящий загрязняющее вещество. Природное загрязнение вызывается естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулканов, землетрясения, наводнения, селевые потоки и др.). Загрязнение, возникающее в результате хозяйственной деятельности человека, называется - антропогенным загрязнением.

В результате загрязнения возникают опасные и вредные факторы. Опасный  фактор – это фактор, возникающий при определенных природных или производственных условиях, воздействие которого на человека приводит к травме или резкому ухудшению здоровья, смерти. Это факторы, которые при кратковременном или даже однократном воздействии на человека приводят к развитию болезни, травме или увечью, смертельному исходу.

 Вредный  фактор, как правило, приводит к заболеваниям или снижению работоспособности. И в зависимости от продолжительности действия (времени), а также уровня (доз или концентрации вредных веществ и соединений) вредных факторов, они могут стать опасными. Это факторы, которые при длительном воздействии на человека могут привести к нарушению состояния здоровья или даже развитию болезней (курение, алкоголь, наркотики, большая загазованность или запыленность рабочей зоны на производстве, а так же повышенный шум, вибрация, электромагнитные и ионизирующие излучения, повышенная или пониженная температура, влажность, давление, скорость движения воздуха).

Опасные и вредные факторы делятся на физические, химические, биологические и психофизиологические.

К опасным и вредным физическим факторам относят: шум, вибрацию, электромагнитное и ионизирующие излучения, а так же параметры, характеризующие климат  (температура, атмосферное давление, влажность, потоки ветра), запыленность и уровень освещенности. В свою очередь физические факторы подразделяются на механические, термические, радиационные, электромагнитные.

Химически опасные и вредные факторы имеют место в производственных условиях, при производстве СДЯВ и ОВ, при их транспортировке, применении их в хозяйственной деятельности, а также в случаях возникновения различных аварий и катастроф, связанных с утечкой СДЯВ на объектах экономики  или применения ОВ во время ведения боевых действий между конфликтующими сторонами (война, террористические акты).  Но особое место занимают химические загрязнения воздуха атмосферы. В последние 40 – 60 лет человечество все чаще сталкивается с вторичными химически опасными и вредными факторами, особенно проявляющие себя над крупными городами и промышленными центрами. 

В результате взаимодействия и трансформации различных видов загрязнений, образуются вторичные факторы загрязнения. Например:  смог, кислотные дожди, снижение плодородия почвы, ухудшение качества продуктов питания, разрушение технических сооружений, разрушение озонового слоя атмосферы  и т.д.

Смог  - сочетание пылевых частиц и капель влаги (туман), видимое загрязнение воздуха любого характера, вызываемое, как правило, промышленными выбросами и отходами. Интенсивный смог вызывает удушье, приступы бронхиальной астмы, аллергические реакции организма, раздражение слизистой оболочки глаз, повреждение зданий и сооружений (особенно сильно страдают от смога скульптурные элементы, всевозможные покрытия), пагубно влияет на растительный мир планеты. Огромное количество пыли выбрасывается в атмосферу стекольными, асбестовыми, цементными предприятиями. Смог большей частью образуется над городами и промышленными центрами в результате смеси дыма и тумана. Он может полностью обволакивать город и оставаться над ним в течение нескольких дней. Из космоса смог наблюдается в виде сплошного бурого пятна. Смог приводит к гибели людей.

Одним из источников образования смога служит  транспорт, особенно автомобильный. При сжигании горючих ископаемых (уголь, газ, нефть) на тепловых электростанциях и промышленных объектах в атмосферу выбрасываются диоксиды серы, оксиды азота, хлористый водород и другие вещества. Эти вещества, взаимодействуя с атмосферной влагой, образуют азотистую, азотную, сернистую и серную кислоту. В результате образуются кислотные дожди, оказывающие агрессивное воздействие на кирпичные и бетонные сооружения, повышают кислотность почвы, нарушая ее биологическое равновесие, повреждают растительный покров (особенно страдают леса), в водоемах гибнет фауна.

Одним из видов опасности являются биологические вещества, к ним относятся макроорганизмы (животные и растения) и болезнетворные микроорганизмы, возбудители инфекционных болезней (бактерии, вирусы, грибки, риккетсии, спирохеты, простейшие).

Биологическое оружие (БО) основано на использовании бактерий, микробов, вирусов, грибков, риккетсий и токсинов для поражения человека, животных или растений. Применение БО способно вызывать массовые эпидемии у населения, массовый падеж диких и домашних животных и птиц – эпизоотия, массовую гибель растений – эпифитотия, тем самым нарушить экологическое равновесие.

Психофизиологические факторы в первую очередь определяют:  эмоциональное, физическое, психическое состояние человека. Они зависят  от общеобразовательного уровня развития каждого человека.

В современных условиях и на данном отрезке времени, когда Республика Казахстан встала на путь рыночных преобразований, и устоявшийся уклад жизни всего населения страны резко поменялся, психофизиологические факторы приобрели качественно новые формы воздействия на психику человека.

Основными причинами психических расстройств  являются:

- процесс постоянной модернизации и рационализации производства;

- боязнь утраты работы (боязнь остаться без средств существования);

- всевозрастающий темп и нагрузка на человека без учета его способностей;

-                    низкая заработная плата не соответствующая прожиточному минимуму;

-                    психологический террор (сплетни, интриги, слухи, возникающие в свою очередь из-за зависти, жадности и т.д.).

Опасные и вредные факторы городской среды вызваны за счет загрязнения атмосферы и гидросферы,  поступающими от промышленных объектов, транспорта и коммунально-бытовых отходов.

  

2  Методы газоочистки и виды пылеуловителей

 

2.1 Методы газоочистки от аэрозолей

 

Техника очистки газов весьма разнообразна как по характеру конструкций аппаратов удаления пыли и вредных газов, их масштабу, так и по методам удаления пыли и вредных газов. Очистка газов может быть механической (очистка от твердых частиц и капелек жидкости), сорбционной и основанной на химическом превращении вредных газов в безвредные (каталитическое  окисление,  термическое  разложение  и  т.  д.).

Выбор метода очистки газов определяется в первую очередь их химическими и физико-химическими свойствами, характером производства, свойствами участвующих в производстве веществ, объемом выбрасываемого газа и пыли, возможностью рекуперации или утилизации уловленных продуктов и т. п.

Основной параметр, характеризующий взвешенные частицы, — это их размер, который колеблется в широких пределах - от 0,1 до 850 мкм. Из этой гаммы наиболее опасны для человека частицы от 0,5 до 5 мкм.

Аппараты обеспыливания газов можно разбить на 4 группы:

- сухие пылеуловители — механические устройства, в которых пыль отделяется под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы;

- мокрые аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью;

- пористые фильтры, на которых оседают мельчайшие частицы пыли;

- электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счет электрической ионизации газа и содержащихся в них пылинок.

В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капле, на поверхности газовых пузырей или на пленке жидкости. В электрофильтрах осаждение частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах.

Термины «сухой метод» и «мокрый метод» возникли в первые годы развития газоочистки как профессионально-жаргонные, но затем закрепились и в настоящее время являются общепризнанными.

Сухими методами называются те, которые исключают использование воды, водных растворов и других жидкостей в качестве промывных или поглотительных средств. Сухие методы не исключают использование жидкостей, в основном, воды, для подготовки летучих выбросов перед их подачей в газоочистительные аппараты. Например, практикуется подача некоторого расчетного количества тонкораспыленной воды в пылегазовый поток с целью уменьшения его температуры и уменьшения удельного электрического сопротивления. Вода при этом полностью испаряется и никаких промывных или поглотительных функций не выполняет.

Достоинства сухих методов:

1) Температура остаточного выброса после сухой очистки определяется только конструктивными соображениями и может достигать 400-500 ^оС, а при наличии теплозащитной футуровки еще большего значения. Это позволяет утилизировать теплоту газа после очистки со значительным экономическим эффектом.

2) При выбросе в атмосферу сухих и относительно горячих газов значительно улучшаются условия их рассеивания.

3) Отсутствует потребление воды, которая является ценным, а в ряде регионов дефицитным природным ресурсом.

4) Нет вторичных стоков загрязненных жидкостей, которые необходимо подвергать  глубокой очистке перед сбросом в водоемы, либо специально обрабатывать для повторного использования в технологическом процессе.

5) Если температура смеси в тракте газоочистки устойчиво превышает температуру конденсации содержащихся в ней паров, коррозия оборудования не имеет места.

6) Если улавливается пыль, она выгружается из пылеуловителей в виде сухого порошкообразного продукта, который может быть утилизирован без сложных промежуточных операций.

Недостатки сухих методов:

1) В системе транспорта уловленного порошкообразного продукта существует опасность вторичного образования аэрозолей. Поэтому указанные системы подлежат тщательной герметизации, а в некоторых случаях снабжаются собственными аспирационными отсосами (очистка отсосов может быть самостоятельной, но часто практикуется их подача в основной газовый тракт перед основными газоочистительными аппаратами).

2) Сухие системы очистки резко отрицательно реагируют на конденсацию паров, особенно паров кислых жидкостей  как во всем объеме, так и в ограниченной части пылегазового потока (например, в местах подсосов холодного наружного воздуха, возле сравнительно холодных стенок пылесборных бункеров и т. д.). Конденсация вызывает общую или местную коррозию, а также способствует образованию трудноудаляемых отложений пыли.

Мокрыми называются методы, основанные на использовании воды или других жидкостей в качестве промывных или поглотительных агентов, а также методы, при которых жидкость, не промывая выбросов и не поглощая их компонентов, выполняет какую-либо важную технологическую функцию. Например, у мокрых электрофильтров удаление с электродов уловленной пыли производится не отряхиванием, а смывом. К мокрым относятся также электрофильтры, улавливающие не пыль, а тонко-дисперсные брызги жидкости, унесенные из предыдущее ступени очистки.

Области применения сухих и мокрых методов не разграничены абсолютно четко и однозначно, поскольку нередко оба метода технологически пригодны для решения одинаковых задач. Выбор метода диктуется технико-экономическими соображениями и спецификой предприятия, для которого проектируется газоочистка.

Достоинства мокрых методов:

1) Аппараты мокрой очистки, в общем конструктивно проще аппаратов сухой очистки; не имеют вовсе или имеют очень мало движущихся механических частей.

2) Транспорт уловленного продукта конструктивно прост (объект транспортировки – шлам, пульпа или растворы) и не требует предохранительных мер против вторичного образования  аэрозолей.

Недостатки мокрых методов:

1) Аппараты потребляют воду, которая является ценным и нередко дефицитным природным ресурсом. Даже при наличии замкнутого цикла орошения потери воды (за счет испарения, с уловленным продуктом) неизбежны и требуют возмещения.

2) Имеет место вторичный сток загрязненных жидкостей, которые без соответствующей (нередко довольно сложной ) обработки не могут быть ни сброшены в водоемы (канализацию), ни возвращены в цикл. В некоторых случаях требуются сложные системы регенерации растворов.

3) После мокрой очистки остаточный выброс, холодный и влажный, из-за чего ухудшаются условия его рассеивания. Если очистке подвергаются горячие выбросы, то основное количество содержащейся в них теплоты делается более сложной и менее эффективной (в некоторых случаях теплообменники типа жидкость – жидкость встраиваются в циркуляционную систему орошения).

4) В большинстве случаев в выбросах присутствуют коррозионно-активные вещества, агрессивные свойства которых усиливаются в присутствии влаги. Поэтому при использовании мокрых методов необходимо решать комплекс вопросов противокоррозионной защиты. Недостаточное внимание к ним приводит к катастрофически быстрому разрушению газоочистительных сооружений, что неоднократно наблюдалось на практике.

5)  Некоторые ядовитые газовые компоненты выбросов, поглощенные водой (без нейтрализации), могут в системе рециркуляции вторично выделяться, создавая опасность для персонала.

6)  Утилизация уловленного продукта (если только он не утилизируется в виде шлама, пульпы или растворов) требует создания сложных технологических систем, которые по насыщенности оборудованием и эксплуатационным расходам нередко превосходят основные газоочистительные сооружения.

В последние десятилетия в мировой практике преобладают тенденции развития сухих методов. Этому способствует совершенствование конструкций электрофильтров и рукавных фильтров.

 

2.1.1  Механизмы процесса электрической фильтрации газов  

 

Электрофильтры являются универсальными аппаратами для очистки промышленных газов от твердых и жидких частиц. К числу преимуществ электрофильтра относятся: высокая степень очистки (99%),  низкие энергетические затраты на улавливание частиц, обычно 0,3—1,8 МДж (0,1—0,5 кВт∙ч) на 1000 м³ газа; возможность улавливания частиц размером 100—0,1 мкм и менее, при этом кон­центрация взвешенных частиц в газах может колебаться от долей до 50 г/м³ и более, а их температура может превышать 500 °С. Электрофильтры могут работать под давлением и разрежением, а также в условиях воздействия различных агрессивных сред.

К недостаткам электрофильтров относится высокая чувствительность процесса электрической фильтрации газов к отклонениям от заданных параметров технологического режима, а также к незначительным механическим дефектам в активной зоне аппарата.

Однако, несмотря на указанные недостатки, электрофильтры являются одним из распространенных, а иногда незаменимых аппаратов для очистки промышленных газов от твердых и жидких загрязняющих веществ, выделяющихся при различных технологических процессах, прежде всего больших объемов газа (порядка сотен тысяч и миллионов кубических метров газа в час).

Электрофильтры широко применяются почти во всех отраслях народного хозяйства: теплоэнергетике, черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, в строительной индустрии, при производстве удобрений и утилизации бытовых отходов, в атомной промышленности и др. Область применения электрофильтров непрерывно расширяется.

Техника электрической фильтрации газов непрерывно развивается в направлении интенсификации процесса с целью уменьшения габаритов электрофильтров, повышения степени очистки при улавливании пылей с низкой электропроводностью, создания новых источников для питания электрофильтров.

Электрофильтры не применяются, если очищаемый газ является взрывоопасной смесью или такая смесь может образоваться в ходе процесса в результате отклонения от нормального технологического режима, так как при работе электрофильтра неизбежно возникновение искровых разрядов. В исключительных случаях электрофильтры все же устанавливаются в условиях возможного образования взрывоопасных сред, однако при этом предпринимаются особые меры предосторожности, включающие специальные конструктивные решения, автоматическое отключение агрегата питания при возникновении взрывоопасных концентраций среды и т. п.

Установка для электрической очистки газов состоит из электрофильтра, агрегатов питания и систем транспорта уловленной пыли. Собственно электрофильтр состоит из металлического корпуса с размещенными внутри него осадительными и коронирующими электродами. На входе в электрофильтр обычно устанавливается газорас­пределительное устройство, обеспечивающее равномерное распределение газов в активной зоне аппарата. Электрофильтр снабжается спе­циальными устройствами для удаления уловленной пыли. Осадительные электроды выполняются из металлических пластин различной конфигу­рации или из труб круглого или шестиугольного сечения. Коронирующие электроды выполняются из круглой проволоки или из узких полос с выступающими острыми углами и др.

Сущность процесса электрической фильтрации газов заключается в следующем. Газ, содержащий взвешенные частицы, проходит через си­стему, состоящую из заземленных осадительных электродов и разме­щенных на некотором расстоянии (называемом межэлектродным проме­жутком) коронирующих электродов, к которым подводится выпрямлен­ный электрический ток высокого напряжения (см. рисунок 2.1).       

            

 

1 – коронирующий электрод; 2 – электроны; 3 – ионы; 4 – частицы пыли; 5 – осадительный электрод.

 

Рисунок 2.1  - Механизм зарядки и осаждения частиц в электрофильтре

 

При достаточно большом напряжении, приложенном к межэлектродному проме­жутку, у поверхности коронирующего электрода происходит  ионизация газа, сопровождающаяся возникновением коронного разряда (короны), который на весь межэлектродный промежуток не распространяется и затухает по мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении осадительного электрода.

Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне коро­ны, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электродам, вследствие чего в межэлектродном промежутке возникает электрический ток, называемый током короны. Улавливаемые частицы из-за адсорбции на их поверхности ионов приобретают в межэлектрод­ном промежутке электрический заряд и под влиянием сил электриче­ского поля движутся к электродам, осаждаясь на них. Основное коли­чество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных элек­тродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. По мере накопления на электродах осажденные частицы удаляются встря­хиванием или промывкой электродов.

Конструктивная схема электрофильтра представлена на рисунке 2.2. Между двумя осадительными плоскостями натянут ряд проводов. В пространство между каждой из плоскостей и проводами подается газопылевой поток. В поле коронного разряда, возникающего при подаче высокого напряжения на проводе, частицы заряжаются и под действием поля движутся к осадительным плоскостям, с которых они периодически удаляются.

 Таким образом, концентрация пыли в газе при прохождении его через активную зону электрофильтра значительно уменьшается. В трубчатых электрофильтрах удается получить более высокие значения рабочего напряжения, чем в пластинчатых. Вместе с тем в пластинчатых электрофильтрах проще решаются вопросы обеспыливания больших объемов газов в едином аппарате.

а - электрофильтр с трубчатыми электродами; б - электрофильтр с пластинчатыми электродами; 1 - коронирующие электроды; 2 - осадительные электроды.

 

Рисунок  2.2 - Конструктивная схема электрофильтра

 

К числу наиболее важных параметров, влияющих на эффективность работы электрофильтров, относятся напряженность электрического поля.  Кроме этого, движение частиц в электрическом поле, время пребывания частиц в активной зоне, удельное электрическое сопротивление слоя пыли на электродах, эффективность встряхивающих устройств, явления вторичного уноса частиц пыли и др.

Процесс электрической фильтрации газов можно разделить на следующие стадии: зарядка взвешенных в газе частиц; движение заряженных частиц к электродам (подавляющая часть заряженных частиц движется к осадительным электродам); осаждение частиц на электродах; удаление осажденных частиц с электродов.

В настоящее время в промышленности применяются два вида электрофильтров: однозонные и двухзонные электрофильтры. Однозонные электрофильтры, в которых зарядка и осаждение частиц осуществляются в одной зоне, используемые для очистки промышленных газов. Двухзонные электрофильтры, в которых процессы зарядки и осаждения протекают в двух разных зонах – ионизаторе и осадителе, применяемые в основном для тонкой очистки воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Современный однозонный электрофильтр для очистки промышленных газов представляет собой газоплотный корпус, в котором размещаются системы электродов, а также устройства, обеспечивающие равномерное распределение газа по сечению аппарата и вывод из него уловленных частиц.

 

         2.1.2  Фильтровальные материалы

 

Независимо от конструкции фильтра, в котором устанавливается фильтровальный материал, от свойств очищаемой среды и улавливаемой пыли фильтровальные материалы должны иметь высокую пылеемкость в процессе фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которого достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов.

В процессе эксплуатации фильтровальный материал должен сохранять высокую воздухопроницаемость в запыленном состоянии. Для обеспечения длительной работы в условиях действия регенерирующих устройств материалы должны иметь высокую прочность на разрыв и перегибы и способность к легкому удалению пыли, накопленной внутри пор и на поверхности. В необходимых случаях они должны обладать термостойкостью, кислостойкостью, стойкостью к щелочам, невысокой стоимостью материала.

Все фильтровальные материалы можно подразделить на четыре основных типа:

1) изготовлены из естественных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые);

2) из искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон и др.);

3) из естественных минеральных волокон (асбест);

4) из искусственных неорганических волокон (стеклоткань, металлоткань).

Во всех волокнах растительного происхождения основным веществом, определяющим их свойства, является целлюлоза.

 Хлопковое волокно так же, как и целлюлоза, подвержено значительным изменениям под действием кислот, щелочей и окислителей. Однако растворы едкой щелочи концентрацией от 0,5 до 5 % при комнатной температуре не изменяют состава и свойств хлопкового волокна. Растворы уксусной кислоты слабой концентрации не оказывают заметного действия на хлопковые волокна при любой температуре. Аммиачные растворы гидроокисей меди, никеля, кобальта, цинка растворяют целлюлозу. Ткани из хлопковых волокон выдерживают температуру до 80⁰С.

Льняные волокна относятся к наиболее прочным из группы естест­венных волокон растительного происхождения. Химическая стойкость их примерно одинакова с волокнами хлопка. Льняные ткани находят ограниченное применение для фильтрации.

Шерстяные волокна относятся к группе естественных волокон животного происхождения и состоят главным образом из белковых веществ. В отличие от целлюлозы белковые вещества относительно стойки к действию кислот; щелочи, как и газообразный аммиак, быстро разрушают белковые вещества волокон шерсти. Шерстяные тка­ни могут быть применены при фильтрации газа с температурой не более 90 °С.

Шелковые волокна также относятся к группе естественных волокон животного происхождения и в основном состоят из белковых веществ. Стойкость к щелочам у шелка несколько лучшая, чем у шерсти, но хуже, чем у хлопка. Шелк стоек в слабокислой среде, однако, шелковые ткани применяются очень редко.

Асбестовое волокно относится к группе естественных волокон минерального происхождения. Основными достоинствами волокон асбеста являются высокая термостойкость, неподверженность гнилостным процессам, стойкость в щелочных и кислых средах. Прочностные свойства асбестовых волокон невысокие.

Стеклянное волокно отличается высокой термостойкостью, выдерживает значительные разрывные нагрузки. В последнее время освоено производство стеклотканей из высокообъемной (текстурированной) пряжи. Недостатком всех стеклянных волокон является их низкая стойкость к перегибам и истиранию. Фильтровальные ткани из стеклянных волокон применяются для очистки газов с температурой до 250°С.

Лавсановое волокно эластично, устойчиво к истиранию, слипанию, изгибу. В кислых средах стойкость лавсановых волокон относительно высокая, в щелочных средах прочность лавсана значительно снижается. Лавсановые волокна устойчивы к воздействию микроорганизмов, ткани из них не плесневеют, устойчивы к действию света, но очень чувствительны к резким колебаниям влажности. Лавсановые фильтровальные ткани при длительной эксплуатации выдерживают температуру 130°С.

Нитроновое волокно — продукт полимеризации акрилонитрила, сырьем для которого служат ацетилен и синильная кислота. Отличительной особенностью нитроновых волокон является их сходство по внешнему виду с волокнами натуральной шерсти. Стойкость к кислым средам нитрона высокая, он удовлетворительно выдерживает воздействие щелочных сред. Нитрон нечувствителен к резким колебаниям влажности. Термостойкость фильтровальных тканей из нитрона определяется пределом 120-130⁰С.

Хлориновое волокно имеет высокую химическую стойкость, устойчиво к действию микроорганизмов и плесени. Выдерживает температуру до 70 °С. При повышении температуры более 70°С хлориновые волокна размягчаются, ткань теряет эластичность и быстро выходит из строя. При длительном воздействии света прочность хлориновых волокон значительно снижается. При колебаниях влажности хлориновые ткани не дают заметной усадки.

Капроновое волокно характеризуется высокой устойчивостью к ис­тиранию и воздействию знакопеременных нагрузок растяжение — сжатие, обладает хорошей устойчивостью к щелочным средам. В концентрированных кислотах капрон растворяется. Ткани из капрона длительно выдерживают температуру 90 °С.

Оксалоновые волокна имеют высокую термостойкость. Ткани из оксалоновых волокон способны длительно работать при температуре 180-200⁰С.

Тефлоновые волокна отличаются высокой химической стойкостью, превосходящей все известные материалы, устойчивы к изгибу и трению. Под действием больших механических нагрузок материал из тефлона вытягивается, «течет». Тефлоновые ткани могут выдерживать температуру до 230⁰С.

По структуре фильтровальные материалы подразделяются на тканные и нетканные. Тканные фильтровальные материалы в свою очередь подразделяются в зависимости от способа переплетения на полотняные, саржевые, сатиновые; в зависимости от вида волокна в нити - на штапельные, филаментные, текстурированные; в зависимости от обработки поверхности -  на ворсованные, гладкие. Нетканные фильтровальные материалы по способу закрепления волокон подразделяются на иглопробивные, холстопрошивные, клееные.

Основные свойства фильтровальных материалов. Эффективность пылеулавливания, гидравлическое сопротивление, срок службы фильтровальных тканей во многом зависят от их структуры, способа плетения, плотности, толщины и крутки нитей.

Основным показателем, определяющим применимость фильтровального материала для любого технологического передела, является его пылеотделяющая способность. Она зависит от свойств пыли и газа, текстильных показателей ткани, условий и режимов эксплуатации, конструктивных особенностей фильтра.

Другим важным свойством фильтровальных материалов является их способность к регенерации, которая осуществляется различными способами: обратной и импульсной продувкой, простым встряхиванием, вибрацией, покачиванием и перекручиванием рукавов, воздействием звуковых колебаний, ударной волной и др.

Выбор фильтровального материала для оснащения конкретного рукавного фильтра осуществляется, исходя из физико-химического состава пыли и газа, конструктивных особенностей фильтра, примененного способа регенерации, требований к степени очистки и допустимого гидравлического сопротивления.

Тканевый фильтр состоит из корпуса цилиндрической или прямоугольной формы, выполненного из листовой стали, в котором размещены все узлы фильтра. Существенным элементом корпуса является бункер, имеющий коническую или пирамидальную форму, угол наклона стенок которого должен быть больше угла естественного откоса улавливаемой пыли. В нижней части бункера устанавливаются шнековый или скребковый транспортер и шлюзовой затвор, предназначенные для выгрузки уловленной пыли. Бункер и корпус разделены горизонтальной решеткой, в которой сделаны отверстия с патрубками для крепления рукавов. Корпус вертикальными стенками разделяется на секции с целью уменьшения перегрузки фильтровального материала и более эффективной регенерации. В секциях прямыми рядами или в шахматном порядке размещаются рукава; отношение длины рукава к диаметру – от 15 до 40.

На корпусе находятся механизм управления регенерацией, клапанная коробка переключения секций на продувку с калорифером для подачи в фильтр (во избежание залипания фильтровального материала) подогретого продувочного воздуха, а также коллекторы, через которые запыленный газ и продувочный воздух подводятся к фильтру, а очищенный воздух отводится от него.

В тканевых фильтрах применяют фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках, и войлоки (фетры), получаемые путем свойлачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом.

Осаждение частиц пыли в начальный период работы фильтра за счет механизмов касания, инерции, диффузии и электростатического взаимодействия происходит на волокнах, расположенных на поверхности нитей, а также в ворсе. Волокна, находящиеся внутри крученых нитей, в осаждении частиц практически не участвуют, так как поток газа проходит в основном через отверстия между нитями. В последующем наблюдается процесс соосаждения частиц и формирования «мостов» над порами и в самих порах, в результате чего образуется сплошной слой пыли, который сам становится «вторичной» фильтрующей средой, и эффективность очистки резко возрастает. Осаждение частиц в поверхностном пылевом слое и внутри запыленной ткани основано в значительной степени на ситовом эффекте, так как поры в слое, обтекаемые элементы (осажденные пылинки) и улавливаемые частицы имеют близкие размеры.

Применение зернистых фильтров оказывается целесообразным для очистки газов при температурах, чрезмерно высоких для рукавных фильтров. Кроме того, экономически выгодной является сухая комплексная очистка газов от пыли и газообразных вредных веществ, особенно при условии применения шихтовых материалов в качестве сорбента или катализатора.

Высокотемпературная очистка газов. Целесообразность применения зернистых фильтров в этом случае обусловлена возможностью очистки уменьшенных объемов газа без их предварительного охлаждения (в том числе разбавлением воздухом). Кроме того, высокотемпературная очистка газов значительно облегчает утилизацию их тепла.

Сухая комплексная очистка газов от пыли и газообразных вредных веществ с использованием в качестве насыпного слоя соответствующего адсорбента или катализатора. Этот метод позволяет отказаться от дополнительной гидрохимической схемы нейтрализации уловленных продуктов, необходимой при применении абсорбционной схемы улавливания. Этот метод легко осуществляется, когда в качестве адсорбента, катализатора или фильтрующего материала может быть использован материал основного технологического процесса, например, шихтовый материал. Поэтому в качестве насадки используют песок, гальку, шлак, дробленые горные породы, древесные опилки, кокс, крошку резины, пластмасс, графита и другие материалы.

Конструкция аппарата зернистого фильтра, предназначенного для очистки газов от мелкодисперсной пыли при высоких температурах, должна обеспечивать:

- высокую надежность при непрерывной многолетней работе в условиях как обычных, так и агрессивных газовых сред;

- эффективное улавливание мелкодисперсной пыли;

- сохранение высокой эффективности улавливания в течение всего периода работы;

- работу при высоких температурах (400 ^оС и более);

- заданную эффективность при резком увеличении запыленности, скорости и давления на входе в случае нарушения технологических параметров установки.

Зернистые фильтры нашли широкое применение при обеспыливании горячих газов в цементной промышленности, при получении редких и драгоценных металлов и др. Кроме фильтрования, гранулы могут выполнять функции теплоносителя и сорбента или катализатора при сочетании процесса фильтрования с адсорбционным или каталитическим процессом.

Благодаря непрерывному совершенствованию способов регенерации зернистые фильтры находят все более широкое применение на цементных, известковых, гипсовых заводах, на предприятиях химической промышленности и в новых отраслях промышленности. Конструктивно эти аппараты достаточно просты, имеют низкие эксплуатационные расходы, надежны в работе и обеспечивают достаточно высокую степень очистки газов.

Разработано большое число аппаратов с зернистым слоем, различающихся как конструкцией фильтрующих элементов, так и способом регенерации. Перспективными можно считать конструкции с импульсной продувкой без применения механических устройств регенерации. В зависимости от вида улавливаемых пылей и режима работы зернистые фильтры обеспечивают степень очистки газов 95—99,5 % при скорости фильтрации 15—35 м/мин. Гидравлическое сопротивление фильтра составляет 1300—3000 Па. Как правило, зернистые фильтры ис­пользуются для обеспыливания небольших объемов газа.

 

2.2  Пылеосадительные  камеры  и  инерционные  пылеуловителы

 

Пылеосадительные камеры относятся к простейшим устройствам для улавливания крупных сырьевых частиц или пыли. Они действуют по принципу осаждения частиц при медленном движении пылегазового потока через рабочую камеру, поэтому основными размерами камеры являются ее высота и длина (см. рисунок 2.3). Геометрические размеры определяют время пребывания пылегазового потока в камере.

Даже самые совершенные по конструкции пылеосадительные каме­ры занимают много места, а поэтому в качестве самостоятельных элементов пылеулавливающей системы находят ограниченное применение. Однако упрощенные варианты пылевых камер применяются в каче­стве элементов основного технологического оборудования.  Пылевые камеры позволяют улавливать грубые частицы, что предотвращает осаждение этих частиц   в соединительных газоходах и разгружает высокоэффективные пылеуловители – рукавные фильтры, электрофильтры. Камеры изготавливают из кирпича, железобетона или стали.

Расчет пылевой камеры сводится к определению площади осаждения, т. е. площади днища камеры. При этом принимают ряд допущений: пыль равномерно распределяется по сечению камеры  как по концентрации, так и по дисперсности; она состоит из шаровых частиц и полностью подчиняется закону Стокса; скорость газа по сечению ка­меры принимается равномерной; результат действия конвекционных токов и турбулентности газового потока на частицы пыли равен нулю; осевшая пыль не уносится из камеры.

1 – корпус; 2 –пылеотводящий бункер.

 

Рисунок 2.3 -  Пылеосадительная камера

 

Эффективность работы пылеосадительной камеры в значительной степени зависит от того, насколько равномерна раздача потока. Для этой цели камеры оборудуют газораспределительными решетками или применяют диффузоры с рассечками.

В вертикальных пылеосадительных камерах улавливаются частицы со скоростью оседания выше скорости пылегазового потока. Эти аппараты применяются для улавливания крупных частиц из газов небольших вагранок. Более сложными являются камеры дефлекторного типа, в которых пыль собирается в кольцевом коллекторе, окружающем дымовую трубу.

Инерционные пылеуловители. Эффективность обеспыливания в простой пылеосадительной камере может быть увеличена, а габариты ее уменьшены, если к эффекту гравитационного осаждения частиц придать дополнительный момент движения вниз. Этот принцип положен в основу многих конструкций пылеуловителей.

Типичным представителем этого класса пылеуловителей являются «пылевые мешки», которые нашли применение в металлургии. Например, такой пылеуловитель, установленный за доменной печью, обеспечивает степень улавливания частиц >30 мкм до 65—80 %.

  В современных конструкциях инерционных пылеуловителей механизм осаждения частиц основан на изменении направления движения. Пылегазовый поток проходит вертикально вниз по цилиндрическому газоходу, затем изменяет направление движения на 180^о  и проходит через кольцевой зазор; уловленная пыль ссыпается в бункер. Эффект пылеулавливания в значительной степени зависит от правильно подобранного кольцевого зазора.

Фракционная эффективность этих пылеуловителей позволяет применять их в качестве самостоятельных аппаратов вместо, например, циклонов.

 

2.3  Циклонные и жалюзийные пылеуловители

 

Циклоны конструкции НИИО газа (цилиндрические и конические) получили широкое распространение. К цилиндрическим циклонам (см. рисунок 2.4) относятся циклоны типа ЦН-11, ЦН-15: ЦН-15У и ЦН-24. Характерными особенностями аппаратов этой группы являются: наличие удлиненной цилиндрической части; угол наклона крышки и входного патрубка равен соответственно 11, 15 и 24^о; отношение диаметра выхлопной трубы к диаметру циклона, равное 0,59. Циклон типа ЦН-15У имеет меньшую высоту.

К коническим  циклонам (см. рисунок 2.5) относятся циклоны типа СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34 и СК-ЦН-22. Они характеризуются длинной конической частью, спиральным входным патрубком и малым отношением диаметров выхлопной трубы и корпуса циклонов.

Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным аппаратам, а конические циклоны - к высокоэффективным. Диаметр цилиндрических циклонов обычно не превышает 2000, а конических 3000 мм. С увеличением диаметра циклона при постоянной тангенциальной скорости потока центробежная сила, воздействующая на пылевые частицы, уменьшается, и эффективность пылеулавливания снижается.

Кроме того, установка одного высокопроизводительного циклона вызывает затруднения из-за его большой высоты. В связи с этим в технике пылеулав­ливания широкое применение нашли групповые и батарейные циклоны.

При определении гидравлического сопротивления групповых установок к коэффициенту сопротивления одиночного циклона, отнесенному к скорости воздушного потока в горизонтальном сечении корпуса, при круговой компоновке следует добавлять 60, при двухрядной с отводом очищенного газа через общую камеру 35, при двухрядной с отводом очищенного газа через улитки 28. Степень очистки в группе циклонов принимается равной степени очистки в одиночном циклоне, входящем в эту же группу, хотя экспериментально это не доказано. Есть некоторые основания полагать, что она несколько ниже, чем в одиночном циклоне.

 

Рисунок 2.4  - Цилиндрический циклон  конструкции НИИО газа

 

Конические циклоны при равных производительностях с цилиндрическими отличаются от последних большими габаритами и поэтому обычно не применяются в групповом исполнении. Для подвода газа к отдельным циклонам при установке их в группу рекомендуется применять коллекторы. Обходные патрубки циклонов присоединяют к коллектору посредством фланцев. Коллектор выполняется из одного или нескольких патрубков, которые с одной стороны подсоединяются к циклонам, а с другой – заканчиваются общей камерой.

Отвод очищенного газа в циклонах может осуществляться несколькими способами: с помощью улитки, служащей для преобразования вращательного движения газов в поступательное, колена, общего сборника для группы циклонов или через выхлопную трубу. Сечения выходного отверстия улитки и входного патрубка циклонов следует выполнять одинаковыми.

Группа циклонов снабжается общим бункером для сбора пыли. Диаметр пылевыпускного отверстия бункера подбирают таким, чтобы выпуск уловленной пыли происходил без задержки, а размер фланца соответствовал размеру устанавливаемого под ним пылевого затвора. Угол наклона стенок бункера принимается большим, чем угол естественного откоса пыли; обычно он составляет 55—60°.

 

Рисунок 2.5 - Спирально-конический циклон ЦН

 

В группах циклоны компонуются в два ряда или имеют круговую компоновку в соответствии с рекомендациями.  Для увеличения срока службы циклонов, подвергающихся абразивному износу, в местах наибольшего износа (в нижней части корпуса, во входной части улитки) рекомендуется приваривать дополнительные листы с наружной стороны стенок аппаратов. При необходимости обеспечить повышенную степень очистки (для более эффективного улавливания частиц размером 5—10 мкм) можно устанавливать аппараты типа ЦН-11 с углами наклона крышки и входного патрубка 11°.

Согласно ГОСТу для циклонов принят следующий ряд диаметров: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000 мм. Для всех одиночных циклонов бункера выполняются цилиндрической формы. Диаметры бункеров принимаются: D_{бункера} = 1,5D (для цилиндрического циклона); D_{бункера} = 1,1-1,2D (для конического циклона). Высота цилиндрической части бункера принимается равной 0,8D, днище бункера выполняется с углом стенок 60°. При отсутствии необходимой площади для размещения бункера разрешается уменьшение его до значения 0,8D при обязательном сохранении расчетного объема.

Циклонные аппараты бывают в следующем исполнении: с бункером и подогревателем; с бункером без подогревателя.

Условное обозначение типоразмера циклона:

-СК - спиральный конический;

- ЦН - циклон конструкции НИИОгаза;

- БП - с бункером и подогревателем;

- Б - с бункером без подогревателя (при отсутствии Б или БП — без бункера и подогревателя);

- последнее число — диаметр цилиндрической части циклона (мм);

- П или Л — «правое» или «левое» вращение пылегазового потока.

Практическое решение задач наилучшего распределения газов, уноса, отвода уловленной пыли и т. д. при необходимости установки большого числа циклонов привело к созданию батарейного циклона. Последний представляет собой   пылеулавливающий аппарат, составленный из большого числа параллельно включенных циклонных элементов, которые заключены в один корпус, и имеющий общий подвод и отвод газов, а также сборный бункер (см. рисунок 2.6). В отличие от обычных циклонов сообщение газовому потоку вращательного движения, необходимого для выделения пыли, в элементах батарейного циклона достигается не подводом к ним газов по касательной, а установкой в каждом элементе направляющего аппарата в виде винта или розетки. В результате размеры батарейного циклона (в плане) меньше размеров обычных циклонов одинаковой производительности. Напри­мер, высота единичного высокоэффективного циклона типа ЦН-15 производительностью по газу 4600 м³/ч и диаметром 900 мм составляет 7600 мм (циклон, бункер и выхлопная труба); для тех же условий высота батарейного циклона 2400 мм.

 

                        

 

Рисунок 2.6 - Батарейный циклон

Обеспыливаемый газ через входной патрубок 2 поступает в распределительную камеру 3, откуда он выходит в кольцевые зазоры между корпусами элементов 4 и выхлопными трубами 6. В зазорах установлены направляющие аппараты 5, закручивающие газовый поток таким образом, что создающаяся центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпусов элементов и пыль ссыпается через пылеотводящие отверстия 7 в сборный бункер 8. Очищенный газ через выхлопные трубы поступает в камеру 1. Для крепления корпусов элементов и выхлопных труб служат соответственно нижняя и верхняя трубные доски 10. Поступившая в бункер пыль отводится по течке 9, на которой установлены разгрузочные устройства, подающие пыль в систему пылетранспорта.

При сопоставлении технико-экономических показателей батарейных и обычных циклонов следует учитывать следующее:

- степень очистки газов в батарейных циклонах несколько ниже той, которую можно достичь в равных по диаметру обычных циклонах. Принято считать, что примерно одинаковым КПД обладают обычные циклоны вдвое большего диаметра, чем батарейные;

- большое число циклонных элементов, объединенных общим бункером в одной секции батарейного циклона, требует равномерного распределе­ния очищаемых газов;

- в случае применения элементов малого диаметра соответственно увеличивается их необходимое число, что повышает опасность неравномерного распределения газов и возрастания вредных перетоков газов между элементами через общий бункер. Поэтому чаще всего для батарейных циклонов целесообразно применять элементы диаметром 250 мм.       

Жалюзийные пылеуловители относятся к простейшим типам инерционных сепараторов. В отличие от гравитационных, они работают при более высоких скоростях потоков и имеют меньшие габариты.

Поскольку улавливают только крупные частицы (D>60…70 мкм), в настоящее время используются в основном для предварительного осаждения  крупных частиц с целью уменьшения абразивного износа технологического оборудования или облегчения работы очистных устройств последующих ступеней. Для предварительного улавливания крупных частиц золы из дымовых газов разработаны жалюзийные золоуловители ВТИ, имеющие 6 вариантов исполнения для установки в горизонтальных и вертикальных (при движении газов снизу вверх) газоходах. Часто жалюзийные пылеуловители используются совместно с циклонами и служат концентраторами пыли для них (см. рисунок 2.7).

Жалюзийная решетка, установленная в газоходе, разделяет поток аэрозоля на две части. Основная часть потока, проходя через лопасти решетки, в некоторой степени освобождается от крупных фракций пыли и уходит по газоходу, а меньшая часть, отбираемая циклоном (до 20%), насыщается пылью, что облегчают ее очистку. После циклона поток вновь возвращается в газоход.

Отношение расхода газов через циклон к общему расходу принимается обычно равным 10 или 20 %. Движение концентрированного потока через отсосный циклон может происходить за счет разрежения, образующегося при прохождении основного потока через инжектор или вентилятор, если величина разрежения недостаточно для преодоления сопротивления циклона, подводящих и отводящих воздуховодов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-входная камера; 2-отсосная щель; 3-диффузор; 4-подводящий к циклону; 5-отсосный циклон; 6-отходящий от циклона воздуховод;                 7-основной газоход по месту подсоединения отводящего воздуховода; 8-инжектор; 9-основной газоход после инжектора.

 

Рисунок 2.7 - Жалюзийный пылеуловитель в газоходе

  

2.4   Мокрые пылеуловители

 

 Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на форсуночные скрубберы и скрубберы Вентури, а также аппараты ударно-инерционного и других типов. Они работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель (или пленки) жидкости под действием сил инер­ции и броуновского движения.

Большое распространение (в основном из-за простоты конструкции) получили полые форсуночные скрубберы. Они представляют собой колонну круглого сечения, в которой осуществляется контакт между запыленным газом и каплями жидкости (обычно водой). Удельный расход орошающей жидкости выбирают в пределах 0,5—8 л/м³ газа.

Более эффективными мокрыми пылеуловителями являются скрубберы Вентури. У скрубберов Вентури эффективность очистки достигает 0,97- 0,98, расход воды 0,4—0,6 л/м³ газа. Полый скруббер представляет собой колонну круглого сечения. В нее подается жидкость через систему форсунок, число которых может достигать 14-16 по сечению колонны. В насадочном скруббере используется система поперечного орошения с наклонно установленной насадкой. Эффективность таких систем достигает 0,9. Достоинства насадочного скруббера: высокая степень очистки, недостаток - невозможность использовать при низких температурах.

Среди систем мокрой пылеочистки высокая эффективность отмечена в скрубберах ударно-инерционного действия. В этих аппаратах контакт газов с жидкостью осуществляется при ударе газового потока о поверхность жидкости с последующим про­пусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепара­тор жидкой фазы.

Надежной и простой конструкцией мокрого пылеуловителя явля­ется промывная башня (скруббер), заполненная кольцами Рашига, стекловолокном или другими насадками. Запыленный газ подается снизу вверх через распыляющее устройство. Одновременно сверху вниз поступает вода. В том случае, когда пыль являет­ся плохо смачиваемым веществом, в воду добавляют поверхностно-актив­ные вещества (ПАВ). Расход энергии составляет 2 кВтч/1000 м³ газа.

Весьма эффективны комбиниро­ванные методы очистки от пыли. Так, хорошие результаты дает очистка агломерационных газов в батарейных циклонах с последующей доочисткой в скрубберах Вентури, а также в электрофильтрах. 

 

3  Очистка сточных вод

 

3.1  Механическая  очистка  сточных  вод

 

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных загрязнений применяют решетки, выполняемые из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Прозоры между решетками b=16-19 мм. Решетки, устанавливаемые на насосных станциях, могут иметь и большие прозоры, поскольку это зависит от размеров насосов.

Решетки подразделяют на неподвижные и подвижные. Наиболее широкое распространение получили неподвижные. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту α = 60-70°. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м³ в 1 сутки и более, то очистка решеток должна быть механизирована.

В последние годы все более широкое распространение получают комбинированные аппараты — решетки-дробилки (комминуторы), в которых уловленные решетками загрязнения дробятся под водой, без извлечения их на поверхность.

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

Горизонтальные и аэрируемые песколовки используют при расходах более 10000 м³/сут. Конструктивной разновидностью горизонтальных песколовок являются горизонтальные с круговым движением воды. Они имеют круглую форму в плане. Их рекомендуется применять при сравнительно небольших расходах — до 70 000 м³/сут. Тангенциальные песколовки также имеют круглую форму в плане и рекомендуются для применения при расходах до 50000м³/сут. Вертикальные песколовки велики по размеру и работают неэффективно, поэтому их используют в исключительных случаях и при соответствующем обосновании.

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия, В практике очистки сточных вод в основном используются отстойники непрерывного действия.

По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. Отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами имеют круглую форму в плане, а движение воды в них практически отсутствует (кроме возмущений, создаваемых сборно-распределительным устройством).

В последние годы получили распространение так называемые тонкослойные отстойники. Особенность их заключается в том, что отстойная зона разделяется полочными секциями и трубчатыми элементами на неглубокие слои, где обеспечивается ламинарное движение осветленной воды.

В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные — для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку. Для предварительного осветления сточных вод и осветления сточных вод, прошедших биологическую и физико-химическую очистку, в ряде случаев возможно применение осветлителей со взвешенным слоем осадка.

Для глубокой очистки вод от мелкодиспергированных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической (или другого метода) очистки применяют зернистые фильтры. Они бывают с нисходящим (сверху вниз) и с восходящим (снизу вверх) потоком. Фильтры с нисходящим потоком поды могут иметь однослойную и многослойную загрузку. Можно применить также аэрируемые и каркасно-засыпные фильтры.

 Для выделения из сточных вод мелкодиспергированных примесей могут применяться микрофильтры. Основным рабочим элементом их является вращающийся цилиндрический барабан, обтянутый фильтрующим полотном с размерами ячеек 40-70мкм и погруженный в камеру примерно на 0,7 диаметра.

Для очистки сточных вод некоторых отраслей промышленности применяют сетки, размер их ячеек зависит от вида загрязнений и необходимой степени очистки воды.

 

3.2  Химическая очистка сточных вод

 

Основными методами химической очистки производственных сточных вод являются нейтрализация и окисление. К окислительным методам относится также электрохимическая обработка.

Химическая очистка может применяться как самостоятельный метод перед подачей производственных сточных вод в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоем или в городскую канализационную сеть. Применение химической очистки в ряде случаев целесообразно (в качестве предварительной) перед биологической или физико-химической очисткой. Химическая обработка находит применение также и как метод глубокой очистки производственных сточных вод с целью их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов. При локальной очистке производственных сточных вод в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам.

Производственные сточные воды от технологических процессов многих отраслей промышленности содержат щелочи и кислоты. В большинстве кислых сточных вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять из этих вод.

С целью предупреждения коррозии материалов канализационных очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах, а также осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов кислые и щелочные стоки подвергают нейтрализации. Реакция нейтрализации — это химическая реакция между веществами, имеющими свойства кислоты и основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений.

При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации:

а) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;

б) нейтрализация реагентами;

в) фильтрование через нейтрализующие материалы.

Выбор способа нейтрализации зависит от многих факторов: виды и концентрации кислот, загрязняющих производственные сточные воды; расхода и режима поступления отработанных вод на нейтрализацию; наличия реагентов; местных условий и т.п.

Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). Такие виды сточных вод встречаются в машиностроительной (цехи гальванических покрытий), горнодобывающей (обогатительные фабрики  свинцово-цинковых  и медных руд), нефтехимической (нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы), в целлюлозно-бумажной (цехи варки целлюлозы) и в других отраслях промышленности.

В узком смысле окисление - реакция соединения какого-либо вещества с кислородом, а в более широком - всякая химическая реакция, сущность которой состоит, в отнятии электронов от атомов или ионов. В практике обезвреживания производственных сточных вод в качестве окислителей используют хлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород.

Озон является сильным окислителем и обладает способностью разрушать в водных растворах при нормальной температуре многие органические вещества и примеси. По сравнению с другими окислителями, например, хлором, озон имеет ряд преимуществ. Его можно получать непосредственно на очистных установках, причем сырьем служит технический кислород или атмосферный воздух. Перспективность применения озонирования как окислительного метода обусловлена также тем, что оно не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, не загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации.

Электрохимические методы очистки основаны на электролизе производственных сточных вод. Химические превращения при электролизе могут быть различными в зависимости от вида электролита, а также материала электродов и присутствия различных веществ в растворе.

Основу электролиза составляют два процесса: анодное окисление и катодное восстановление. На аноде, выполненном из материалов, не подвергающихся электролитическому растворению (платина, графит), в зависимости от солевого состава обрабатываемых сточных вод и условий электролиза выделяются кислород и галогены, а также окисляются некоторые присутствующие в сточных водах органические вещества. На катоде происходит выделение газообразного водорода и восстановление некоторых присутствующих в сточных водах органических веществ.

Электрохимическую обработку целесообразно применять при очистке концентрированных органических и неорганических загрязнений и небольших расходах производственных сточных вод. Основными недостатками электрохимического метода очистки сточных вод являются значительные энергетические затраты и расход металла, необходимость очистки поверхности электродов и межэлектродного пространства от механических примесей.

 

3.3  Физико-химическая очистка сточных вод

 

Физико-химические методы играют значительную роль при очистке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, химическими и биологическими методами. К физико-химическим методам очистки относятся коагуляция, флокуляция, сорбция, флотация, экстракция, ионный обмен, гиперфильтрация, диализ, эвапорация, выпаривание, испарение, кристаллизация, магнитная обработка а также методы, связанные с наложением электрического поля -электрокоагуляция, электрофлотация.

Коагуляция - это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты - более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных).

Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.

Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов; вида коллоидных частиц; их концентрации и степени дисперсности; наличия в сточных водах электролитов других примесей и других факторов. В сточных водах могут содержаться твердые (каолин, глина, волокна, цемент, кристаллы солей и др.) и жидкие (нефть, нефтепродукты, смолы и др.) частицы.

При коагуляции хлопья образуются сначала за счет части взвешенных частиц и коагулянта или только коагулянта. Образовавшиеся хлопья последнего сорбируют вещества, загрязняющие сточные воды и, осаждаясь вместе с ними, очищают воду.

         Сорбция - это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое — сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, текстильной и других отраслей промышленности. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно и совместно с биологической очисткой как метод предварительной и глубокой очистки. Преимуществами этого метода являются возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей и, кроме того, высокая эффективность очистки, особенно слабоконцентрированных сточных вод. Сорбционные методы весьма эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использования очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Адсорб­ционные свойства активированных углей в значительной мере зависят от структуры пор, их величины, распределения по размерам. В зависимости от преобладающего размера пор активированные угли делятся на крупно- и мелкопористые и смешанного типа.

Процесс очистки производственных сточных вод, содержащих нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комплексов «частицы - пузырьки», всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности, обрабатываемой жидкости. Прилипание частицы, находящейся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью.

Наиболее существенные принципиальные отличия способов флотации связаны с насыщением жидкости пузырьками воздуха определенной крупности. По этому принципу можно выделить следующие способы флотационной обработки производственных сточных вод:

1) флотация с выделением воздуха из раствора;

2) флотация с механическим диспергированием воздуха;

3) флотация с подачей воздуха через пористые материалы;

4) электрофлотация;

5) биологическая и химическая флотация.

При относительно высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (например, фенолы и жирные кислоты), эффективным методом очистки является экстракция органическими растворителями - экстрагентами. Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимо нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся (или слабосмешивающихся) растворителях при достижении равновесия является постоянным и называется коэффициентом распределения.

Коэффициент распределения (К_p) зависит от температуры, при которой проводится экстракция, а также от наличия различных примесей в сточных водах и экстрагенте.

Ионный обмен.  Гетерогенный ионный обмен, или ионнообменная сорбция — процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы — ионита.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых концентраций с последующим ее использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катиониты, и аниониты, проявляющие соответственно кислотные и основные свойства, подразделяются на природные и искусственные, или синтетические. Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные алюмосиликаты, гидроокиси и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лигнина. Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам - ионообменным смолам.

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т. е. возможность проведения реакции в обратном направлении, что и лежит в основе их регенерации.

 

3.4  Биологическая  очистка сточных вод

 

Биологическое окисление — широко применяемый на практике метод очистки производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих органических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим, множество различных бактерий, водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главную роль в этом сообществе принадлежит бактериям, число которых варьирует от 10⁶ до 10¹⁴ клеток на 1 г сухой биологической массы (биомассы). Число родов бактерий может достигать 5-10, число видов - нескольких десятков и даже сотен.

Такое разнообразие видов бактерий обусловлено  наличием в очищаемой воде органических веществ различных классов. Если же в составе сточных вод присутствует лишь один или несколько близких по составу источников органического углерода, т. е. один или несколько близких гомологов органического соединения, то возможно развитие монокультуры бактерий.

Сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями в том случае, если очистку проводят в анаэробных условиях (в отсутствии растворенного в воде кислорода) или при слишком неблагоприятном уровне питания, который представляет собой отношение количества органических веществ к числу микроорганизмов.

Среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, причем преимущественное развитие та или иная группа получает в зависимости от условий работы системы. Эти две группы бактерий различаются по своему отношению к источнику углеродного питания. Гетеротрофы используют в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для получения энергии и биосинтеза клетки. Автотрофные организмы потребляют для синтеза клетки неорганический углерод, а энергию получают за счет фотосинтеза, используя энергию света, либо хемосинтеза путем окисления некоторых неорганических соединений (например, аммиака, нитритов, солей двухвалентного железа, сероводорода, элементарной серы и др.).

Все реакции осуществляются внутри клетки, для чего необходимые элементы питания должны попадать в ее тело сквозь оболочку. Многие же исходные органические примеси, могут иметь слишком большие размеры частиц по сравнению с размерами клетки. В связи с этим значительная роль в общем процессе окисления отводится протекающему вне клетки ферментативному гидролитическому расщеплению крупных молекул и частиц на более мелкие, соизмеримые с размерами клетки.

Если в сообществе микроорганизмов имеются простейшие, то их роль весьма многопланова и заключается прежде всего в регулировании числа бактерий в сообществе микроорганизмов и в непосредственном изъятии из сточной воды крупных частиц исходных примесей.

  

4       Отходы производства

 

4.1  Классификация опасных отходов

 

Отходы производства и потребления по степени опасности разделяются на опасные, неопасные и инертные. К опасным отходам относятся отходы, содержащие одно или несколько из следующих веществ:

- взрывчатые вещества;

- легковоспламеняющиеся жидкости;

- легковоспламеняющиеся твердые вещества;

- самовозгорающиеся вещества и отходы;

- окисляющиеся вещества;

- органические пероксиды;

- ядовитые вещества;

- токсичные вещества, вызывающие затяжные и хронические заболевания;

- инфицирующие вещества;

- коррозионные вещества;

- экотоксичные вещества;

- вещества или отходы, выделяющие огнеопасные газы при контакте с водой;

- вещества или отходы, которые могут выделять токсичные газы при контакте с воздухом или водой;

- вещества и материалы, способные образовывать другие материалы, обладающие одним из вышеуказанных свойств.

Для целей транспортировки, утилизации, хранения и захоронения устанавливаются 3 уровня опасности отходов в соответствии с Базельской конвенцией о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением:

- зеленый — индекс G;

- янтарный — индекс А;

- красный — индекс R.

    Кодировка отходов учитывает область образования, способ складирования (захоронения), способ утилизации или регенерации, потенциально опасные составные элементы, вид опасности, отрасль экономики, на объектах которой образуются отходы.

Определение уровня опасности и кодировка отходов производится на основании классификатора отходов, утверждаемого уполномоченным органом в области охраны окружающей среды. В случае отсутствия данного вида отходов в классификаторе уровень опасности и кодировка обосновываются в каждом конкретном случае и согласовываются с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

Определение уровня опасности и кодировки отходов производится при изменении технологии или при переходе на иные сырьевые ресурсы, а также в других случаях, когда могут измениться опасные свойства отходов.

Отнесение отхода к определенной кодировке производится природопользователем самостоятельно или с привлечением физических и (или) юридических лиц, имеющих лицензию на выполнение работ и оказание услуг в области охраны окружающей среды.

Общие экологические требования при обращении с отходами производства и потребления. Физические и юридические лица, в процессе хозяйственной деятельности которых образуются отходы, обязаны предусмотреть меры безопасного обращения с ними, соблюдать экологические и санитарно-эпидемиологические требования и выполнять мероприятия по их утилизации, обезвреживанию и безопасному удалению.

Размещение и удаление отходов производятся в местах, определяемых решениями местных исполнительных органов по согласованию с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды и государственным органом санитарно-эпидемиологической службы и иными специально уполномоченными государственными органами.

Места размещения отходов предназначены для безопасного хранения отходов в срок не более трех лет до их восстановления или переработки или не более одного года до их захоронения.

    Ввоз для переработки, захоронения или хранения отходов в Республику Казахстан может осуществляться только по решению Правительства Республики Казахстан при наличии технических (технологических) возможностей для обращения с ними. Собственники отходов должны обеспечивать постепенное сокращение объемов их образования на всех этапах производственного цикла, в том числе путем совершенствования производственных процессов, повторного использования (рециклинга) отходов, передачи отходов физическим и юридическим лицам, заинтересованным в их использовании.

    При выборе способа и места обезвреживания или размещения отходов, а также при определении физических и юридических лиц, осуществляющих переработку, удаление или размещение отходов, собственники отходов должны обеспечить минимальное перемещение отходов от источника их образования.

         Ввоз одноразовой продукции может быть ограничен или полностью запрещен, если приводит к образованию отходов, утилизация которых сопряжена с высоким экологическим риском или экономически нецелесообразна.  

         Запрещается импорт продукции, в результате использования которой образуются опасные отходы, не имеющие технологии по их обезвреживанию или утилизации в Республике Казахстан.

Паспорт опасных отходов составляется и утверждается физическими и юридическими лицами, в процессе хозяйственной деятельности которых образуются опасные отходы.

    Паспорт опасных отходов составляется - на отходы, указанные в пункте 1 статьи 287 экологического кодекса РК и на отходы из Янтарного и Красного списков.

Паспорт опасных отходов должен включать следующие обязательные разделы:

-  наименование отходов;

- фамилию, имя, отчество физического лица, местожительство, при наличии производственного помещения — его местонахождение, наименование и реквизиты предприятия — производителя отхода;

-  происхождение отходов;

-  перечень опасных свойств отходов;

- химический состав отходов и описание опасных свойств их компонентов;

- рекомендуемый способ переработки отходов;

- необходимые меры предосторожности при обращении с отходами;

- требования к транспортировке отходов и проведению погрузо-разгрузочных работ;

- меры по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;

- дополнительную информацию.

    Форма паспорта опасных отходов утверждается уполномоченным органом в области охраны окружающей среды и заполняется отдельно на каждый вид отходов.

 

4.2  Классы полигонов размещения отходов

 

    Каждый полигон размещения отходов должен быть отнесен к одному из следующих классов:

1) 1 класс — полигон для размещения опасных отходов;

2) 2 класс — полигон для размещения неопасных отходов;

3) 3 класс — полигон для размещения инертных отходов.

    Перечни отходов для размещения на полигонах различных классов определяются уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

Экологические  требования  к  полигонам  размещения          отходов. Захоронению без предварительной обработки могут подвергаться только инертные отходы. Опасные отходы должны подвергаться обезвреживанию, стабилизации и другим способам воздействия, снижающим опасные свойства отходов. Запрещается размещение опасных отходов на полигонах неопасных и инертных отходов. Критерии для приема отходов на полигоне определенного класса определяются следующим:

- защита окружающей среды (в особенности подземных и поверхностных вод) и здоровья населения;

-  обеспечение процессов стабилизации отходов в пределах полигона;

-  качественный состав принимаемых отходов;

-  требования или ограничения по количеству принимаемых отходов и способности их органических компонентов к биодеградации;

- ограничения на количество потенциально опасных компонентов в соответствии с критериями защиты;

-  экотоксичные свойства отходов и образующегося фильтрата.

    Запрещается неконтролируемое размещение отходов на стихийных свалках. Каждый полигон должен быть оборудован системой мониторинга атмосферных выбросов (свалочный газ), фильтрата и сточных вод, образующихся в депонированных отходах, для предупреждения их негативного воздействия на окружающую среду.

    Количество и опасные свойства отходов, предназначенных для захоронения на полигоне, должны быть уменьшены. Владелец полигона должен принять меры по уменьшению образования метана на полигоне путем сокращения объемов захоронения биоразлагаемых отходов и внедрения систем контроля и утилизации свалочного газа. Для предотвращения загрязнения окружающей среды владелец полигона должен внедрить унифицированную процедуру приема на основе классификации отходов.

    Деятельность полигонов захоронения отходов осуществляется на основании плана по приведению участка в соответствие с экологическими требованиями в срок, согласованный с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды. Собственником полигона создается ликвидационный фонд для проведения мероприятий по рекультивации земли и мониторинга воздействия на окружающую среду после закрытия полигона.

Процедура приема и классификация отходов, принимаемых для захоронения, устанавливаются владельцем полигона и согласовываются с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

Контроль за соблюдением требований к размещению отходов на полигонах и содержанию полигонов осуществляется уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

    Отходы, не приемлемые для полигонов. Запрещается принимать для захоронения на полигонах следующие отходы:

-  жидкие отходы;

- опасные отходы, которые в условиях полигона являются взрывчатыми, коррозийными, окисляемыми, высокоогнеопасными или огнеопасными;

-  отходы, вступающие в реакцию с водой;

- отходы от медицинских или ветеринарных учреждений, которые являются инфицированными;

- целые использованные шины, за исключением их применения в качестве стабилизирующего материала при рекультивации;

- отходы, содержащие стойкие органические загрязнители;

- пестициды;

- отходы, которые не удовлетворяют критериям приема.

Запрещается смешивание отходов в целях выполнения критериев приема. Местные исполнительные органы организуют разработку программ по сокращению захоронения биологически разлагаемых отходов, включая меры по их рециклингу, компостированию, производству биогаза и (или) использованию в целях производства продукции или энергии.

Общие требования к хозяйственной и иной деятельности, допускающей  выбросы  парниковых газов и озоноразрушающих веществ. Проектирование, размещение, строительство, реконструкция и эксплуатация объектов хозяйственной и иной деятельности при застройке городских и иных поселений должны осуществляться с учетом уменьшения выбросов парниковых газов и сохранения уровня абсорбции их поглотителями.

Импорт, экспорт озоноразрушающих веществ и содержащей их продукции, производство работ с использованием озоноразрушающих веществ, ремонт, монтаж, обслуживание оборудования, содержащего озоноразрушающие вещества, являются экологически опасными видами хозяйственной деятельности и осуществляются на основании разрешения, выдаваемого уполномоченным органом в области охраны окружающей среды в порядке, определяемом Правительством Республики Казахстан.

    В целях государственного регулирования выбросов парниковых газов и потребления озоноразрушающих веществ устанавливаются лимиты (квоты) предельно допустимых выбросов парниковых газов и потребления озоноразрушающих веществ.

    Предельно допустимые выбросы парниковых газов устанавливает уполномоченный орган в области охраны окружающей среды для отдельных видов источников выбросов парниковых газов.

    Ввоз озоноразрушающих веществ на территорию Республики Казахстан осуществляется на основании разрешений, выдаваемых уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

 

4.3   Складирование отходов на полигонах

 

Складирование мусора - это упорядочен­ное и контролируемое хранилище (свалка, полигон) отходов на пригодных для этого территориях (см. рисунок 4.1). Свалки могут быть предназначены для: загрязненной почвы, минеральных ве­ществ, бытового мусора, отходов про­мышленности и ремесел, специальных отходов и подземные хранилища для специальных от­ходов. Современные полигоны - это комплексы природоохранных со­оружений, предназначенные для складирования, изоляции и обезвре­живания твердых отходов, обеспечивающие защиту от загрязнения атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распростра­нению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов. Полигон захоронения отходов необходим также для размещения от­ходов, оставшихся от рециркуляции, компостирования, сжигания или других способов переработки, и может быть использован, если альтернативные способы переработки отходов осуществить невоз­можно. Полигон захоронения твердо-бытовых отходов (ТБО), запроектированный в соответствии с экологическими требованиями, включает сооружения для отвода и сбора фильтрата и биогаза с учетом потенциальной возможности использования его как источника получения энергии.

Правильная разработка проектной документации позволяет адекватно использовать территорию рекультивируемого полигона захоронения ТБО после того, как он будет закрыт. В заполненном полигоне захоронения ТБО отходы должны быть закрыты перекрывающим материалом и слоями грунта, укладывае­мыми по верху, и изолированы в основании.

Спецотходы - это отходы, подлежащие постоянному контролю. В связи с повышенной опасностью для окружающей среды их не разрешается складировать на обычных свалках и сжи­гать. К ним относятся: цианиды из гальванических цехов; высокохлорированные углеводороды; соеди­нения мышьяка, образующиеся при выплавке цветных металлов; остатки ртути из электрических батарей; органические соединения рту­ти из установок подготовки природного газа; сливы некоторых гальванических производств; химические осадки при дистилляции воды; осадки испарительных и очистных фильтров; пигменты и отходы при производстве средств защиты растений; накипь из кон­денсаторов; остатки из мусоросжигающих установок и другие.

 

                   Рисунок 4.1 - Свалка мусора в разрезе и важные потоки веществ

 

         Старый принцип рассредоточения выбро­сов путем распределения в экосистеме (к примеру, рассеивание выбросов в атмосфере с помощью дымовых труб) бо­лее не может быть приемлемым, сегодня речь должна  идти только об изъятии непригодных к дальней­шему использованию веществ из экологических ма­териальных циклов. Необходимо по возможности нейтрали­зовать или обезвредить спецотходы пе­ред промежуточным или постоянным их складированием.

        Вредные минерализованные химически нейтральные остатки складируются на по­лигонах для спецмусора. Уплотнение этих полигонов должно иметь систему многобарьерной защиты, постоян­но контролироваться, быть ремонтнопригодным, а складируемые вещества должны оставаться в таком состоянии, чтобы их можно было легко изъять из хранилища. Уплотнение сверху должно исключать по­падание осадков, а базисное уплотнение снизу  - просачивание инфильтрата вниз.

Обсуждаются новые системы хранения в емкостях повышенной надежности из ар­мированного бетона (танки, камеры, шах­ты), оборудованные системами уплотнения и контролируемого дренажа. Они менее привязаны к месту, позволя­ют хранить рядом и в то же время раз­дельно разнообразные отходы, которые можно повторно изымать. Их можно ис­пользовать как временные хранилища спецмусора. Постоянное захоронение в них пока сомнительно, поскольку еще не разработано достаточно надежное техническое оборудование.

Для длительного исключения высокотоксич­ных   веществ из экосистем, по-видимому, наиболее подходят подземные хранилища в подземных выработках и соляных пустотах. Соляные пустоты можно вымыть водой через скважину, заполнить твердыми, жидкими или газообразными спецотходами  и  закрыть (замуровать).

 

4.4  Переработка твердых отходов

 

Различают компостирование полевое и на специальных заводах. Переработанные таким образом отходы вступают в естественный круговорот веществ в природе за счет их обезвреживания и превращения в компост - ценное органоминеральное удобрение, используемое, например, для целей городского озеленения или в качестве биотоплива. Наиболее совершенным считают непрерывный процесс компос­тирования с аэробным принудительным окислением органических отходов во вращающемся биотермическом барабане.

Метод механизированного биотермического компостирования в мировой практике начали применять в двадцатые годы, когда была доказана возможность обезвреживания ТБО за 20 - 30 суток в аэроб­ных условиях. Разработанные в тридцатые годы биотермические барабаны превратили аэробное биотермическое компостирование в широко применяемую промышленную технологию обезврежива­ния и переработки ТБО. Используя комплекс технологических мероприятий, можно норма­лизовать содержание в компосте микроэлементов, в том числе со­лей тяжелых металлов. Из ТБО извлекается лом черных и цветных металлов.

На рисунке 4.2 показана технологическая схема непрерывного компостирования с аэробным окисле­нием органических отходов во вращающемся биотермическом барабане, где 1- кран-балка с грейферным ковшом; 2 - мусоровоз; 3 -  приемный бункер отходов; 4 - дози­рующий бункер; 5 - пластинчатый питатель; 6 - подъемный кран с магнитной шайбой для по­грузки пакетов металлолома; 7- рольганг; 8 - магнитный сепаратор; 9- бункер металлолома; 10 - пакетирующий пресс; 11 - вращающийся биотермический барабан; 12 - вентилятор-на­ездник; 13 - котельная или пиролизная установка; 14 - вытяжной вентилятор; 15 - штабеля компоста на площадках дозревания и готовой продукции; 16 - измельчитель компоста; 17- грохот; 18 - прицеп для сбора отсева с грохота.

Переработка твердых отходов на компост - достаточно совер­шенный прием их обезвреживания и последующего использования.

Биотермический процесс обезвреживания отходов происходит благодаря активному росту термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Масса отходов сама разогревается до темпера­туры 60 °С, при которой болезнетворные микроорганизмы, яйца гельминтов, личинки и куколки мух погибают и масса отходов обез­вреживается. Под действием развивающейся микрофлоры сложные, быст­ро гниющие органические вещества разлагаются, образуя ком­пост.

 

Рисунок 4.2 - Принципиальная технологическая схема производства компоста

 

В мировой практике применяют две принципиальные схемы по­левого компостирования: с предварительным дроблением ТБО и без него. В первом случае ТБО измельчают специальными дробил­ками; во втором - измельчение (менее эффективное) происходит за счет естественного разрушения при многократном «перелопачивании» компостируемого материала. Установки полевого компостирования, оснащенные дробильно-сортировочным оборудованием для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отхо­дов производства. ТБО измельчают в молотковых дробилках или в небольших био­термических барабанах.

Из 1 т бытовых отходов можно получить в среднем 170 кг  (140 м³)  биогаза, содержащего 65 % метана; 410 кг органических удобрений влажностью 30 %;  50 кг металлолома и балластных фракций; 250 кг крупного отсева; 170 кг составляют газовые потери и фильтрат. При сжигании биогаза без предварительной очистки выделяется 23 400 кДж/м³ тепла, или после его очистки от примесей диоксида углерода и сероводорода - 35 600 кДж/м³.

На переработку анаэробным компостированием вместе с ТБО могут принимать и некоторые виды отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности.

Принципиальная схема пе­реработки ТБО методом анаэробного компостиро­вания  показана на рисунке 4.3, где 1 - приемный бункер; 2 -мостовой грейферный кран; 3 - дробилка; 4 - магнитный сепара­тор; 5 - насос-смеситель; 6 - метантенк; 7 - шнековый пресс; 8 - рыхлитель; 9 - емкость для сбора отжима; 10 - цилиндрический грохот; 11 - упаковочная машина; 12 - крупный отсев; 13 - склад удобрений; 14 - газгольдер; 15 - компрессор; 16 - уравнительная камера; I - на­правление движения отходов; I I - направление движения газа.

Рисунок 4.3 - Принципиальная схема переработки ТБО

 

ТБО разгружают в приемный бункер, откуда грейферным кра­ном их подают на питатель, а затем в коническую дробилку с вер­тикальным валом. Из дробилки измельченные ТБО перегружают на ленточный конвейер, проходящий под электромагнитным се­паратором, предназначенным для извлечения черного металлоло­ма.

Очищенные от черного металлолома отходы подают в метантенк вместимостью 500 м³, где их выдерживают в анаэробных ус­ловиях 10 - 16 суток при температуре 25 °С с целью его сбраживания. Часть биогаза из метантенка поступает в газгольдер, а другую часть компрессором через уравнительную камеру подают под давлением под слой перерабатываемых отходов с целью пере­мешивания сбраживаемой массы.

Отработанную твердую фракцию выгружают и затем подают в шнековый пресс для частичного обезвоживания. Затем обезвожен­ная твердая фракция поступает в разрыхлитель и оттуда в цилинд­рический грохот, в котором материал разделяют на массу, исполь­зуемую в качестве органических удобрений, и крупный отсев.

Термические методы переработки и утилизации ТБО разделяют на три разновидности:

- слоевое сжигание неподготовленных отходов в мусоросжига­тельных установках;

- слоевое и камерное сжигание специально подготовленных отхо­дов в виде гранулированного топлива (освобожденного от балласт­ных составляющих и имеющего постоянный фракционный состав) в топках энергетических котлов или цементных печах;

- пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Все термические методы переработки и утилизации отходов, по­мимо их обезвреживания, направлены на получение энергии, а так­же твердого, жидкого или газообразного топлива при их пиролизе.

При сжи­гании отходов можно получать тепло, электроэнергию, а также металл для вторичного использования. Мусоросжигающие установки уменьшают объем отходов до 10—20% от первоначального, а их массу - до 30 – 50 %  исходной загрузки.

Загрязняющие вещества воздуха образуются в результате непол­ного сгорания части отходов и из новых продуктов в процессе их го­рения. Выбросы часто подразделяют на две категории: первая вклю­чает оксиды азота, соединения и оксиды серы; вторая — тяжелые металлы, соединения хлора: полихлордибензодиоксины и полихлордибензофураны, пары кислот. Загрязняющие вещества, относящиеся ко второй категории, наиболее токсичны и опасны даже в малых количествах по сравне­нию с загрязнителями, относящимися к первой категории.

Сжигание неподготовленных отходов наносит опреде­ленный вред здоровью человека и природной среде, несмотря на постоянное совершенствование. По прогнозам специалистов слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов в топках котлов или цемент­ных печах в ближайшее десятилетие получит широкое применение. 

 

5       Концепция устойчивого развития

 

Человечество столкнулось со все больше обостряющимся противоречием  между своими растущими потребностями  и неспособностью биосферы обеспечить  их. Возникла идея разрешить это противоречие  путем перехода к такому цивилизованному  развитию, которое не разрушает  своей  природной основы, гарантируя человечеству  возможность  выживания и дальнейшего  устойчивого развития.

Практически до середины XX века  в обществе  господствовало мировоззрение, согласно которому  человек есть  центр мироздания, а его  главным инструментом  освоения природы являются  технологии, образно описать  которые можно широко известными лозунгами: «Нам незачем ждать милостей от природы, взять их – наша задача». Тем не менее,  уже с середины XIX века стали говорить о противоречии между ростом населения Земли и  потребностей человека, с одной стороны, и ограниченностью ресурсов с другой стороны. Наиболее известна точка зрения Мальтуса, но были и другие.

С 50-х годов  XX века   обеспокоенность  общества состоянием  окружающей среды и исчерпаемостью природных ресурсов привели к следующему выводу:  если не изменить  наблюдаемые темпы исчерпания и деградации природных ресурсов, не остановить  рост загрязнения окружающей среды, наконец, если не снизить объем материального потребления  человечеством, то уже через 100 лет  пределы устойчивости  биосферы будут превышены. Это, в свою очередь, приведет к резкому  снижению численности  населения планеты, падению производства со всеми вытекающими  отсюда печальными социальными последствиями. Этот вывод был подхвачен и стал знаменем «зеленого» движения, которое призвало полностью  остановить  рост материального производства, отказаться от синтетических материалов, применения удобрений, пестицидов в сельском хозяйстве и и т.д.

Вместе с тем стало очевидно, что попытки  затормозить технический прогресс, отказаться от множества материальных  благ несостоятельны. Человечество не готово к такому «самопожертвованию»  даже  и  в развитых странах  с высоким текущим уровнем  потребления. Тем более резко  отрицательную реакцию вызывают подобные призывы  в развивающихся странах, где подчас только применение  пестицидов и прочих весьма «антиэкологических» технологий позволяет  хоть как-то прокормить быстро растущее население. Признание этого породило всплеск  исследований в сфере экологической экономики, привело к выделению  экологического права в самостоятельную отрасль юриспруденции и, наконец,   к формированию концепции устойчивого развития.

Количество пищевых и промышленных продуктов экспоненци­ально растет до тех пор, пока истощение ресурсов не затормозит про­мышленный рост. Численность населения и загрязнение среда еще некоторое время будут возрастать после прохождения пика промыш­ленностью. Затем рост населения и загрязнения начнут снижаться из-за увеличения смертности и вследствие плохого качества среды, не­достаточно медицинского обслуживания и экономического кризиса.

Все модели предполагали, что в кризисе виновны не только огра­ниченность ресурсов, взрыв народонаселения, но и политическое и экономическое неравенство. Сегодня в мире 30 % богатых промышленно развитых государств и 70 % бедных неиндустриальных стран. Отсюда различия в питании, ценностях, уровне образования и др. Для гармоничного равновесия необходимо преодолеть эти противоречия.

Сама идея  устойчивого развития  витала в воздухе с конца 70-х годов, но впервые была сформулирована в виде  более или менее определенной концепции лишь в 1987 году в докладе «Наше общее будущее», подготовлен Международной комиссией  по окружающей среде и развитию. Устойчивое развитие было определено как «развитие, отвечающее потребностям настоящего, но не лишающего  будущие поколения возможности  удовлетворять их потребности». Спустя три года было внесено уточнение «Требование к устойчивому прогрессу  -  сохранять  природные  ресурсы  и системы достаточно ненарушенными, чтобы  они позволяли  получение  дальнейших экономических выгод в обозримом будущем». На конференции на высшем уровне  по проблемам планеты Земля  в Рио-де-Жанейро в 1992 году был разработан план действий по достижению устойчивого развития, который получил название «Повестка дня на XXI век».

Одним из основных ориентиров  устойчивого развития должно быть повышение качества жизни  людей. Несомненно, что в рамках концепции УР  традиционные количественные  экономические  критерии  (такие как ВНП, душевой доход и т.п.) недостаточны, необходимо  вводить принципиально новые качественные  интегральные  критерии  в качестве ориентиров развития. Качество жизни включает в себя растущее  до определенного  предела, а затем стабильное  благосостояние  человека, семьи. Кроме того – это очень широкий спектр  нематериальных  благ, таких как: гарантии  личной безопасности, возможности получения  качественного образования, качественное медицинское  обслуживание, возможность культурного развития, доступ к информации и безусловно, комфортную окружающую среду.

На качество жизни влияет другой критерий – снижение антропогенных нагрузок на окружающую среду.

Устойчивое развитие базируется на следующих принципах:

1)  право людей на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой;

2) охрану окружающей среды как неотъемлемую часть процесса развития;

3) удовлетворение потребностей в благоприятной окружающей среде как нынешнего, так и будущего поколений;

4) уменьшение разрыва в уровне жизни между народами мира, а также между бедными и богатыми в каждой стране;

5) совершенствование природоохранного законодательства;

6) исключение моделей развития производства и потребления, не способствующих устойчивому развитию.

Были приняты три согласованных основополагающих документа, имеющих историческое значение:

1)  Декларация РИО по окружающей среде и развитию.

       2) Заявление о принципах глобального консенсуса по управлению, сохранению и устойчивому развитию всех видов лесов.

3) Повестка дня на XXI век, или Повестка 21.
Параллельно были подготовлены две конвенции:

         1) Рамочная конвенция об изменении климата.

         2) Конвенция о биологическом разнообразии.

          Уровни устойчивого развития:  локальный, региональный,  национальный,  межгосударственный,  глобальный.

         Факторы устойчивого развития: экологический, экономический, социальный.

 

5.1  Природные ресурсы и рациональное природопользование

 

Природные ресурсы - это совокупность естественных тел, ве­ществ и явлений природы, которые человек использует для достиже­ния целей, направленных на обеспечение своего существования. К ним относятся: воздух, солнце, ветер, вода, земля, лес, естественные строи­тельные материалы, полезные ископаемые и многое другое.

Человек использует отдельные компоненты окружающей при­родной среды для своих разнообразных целей. Таким образом, эти компоненты становятся ресурсами деятельности человека.

Первым признаком классификации природных ресурсов является их вид. Согласно этому признаку они делятся на природные явления (например, солнечная энергия, ветер, приливы и отливы океана), жи­вотный мир, растительный мир, природные вещества (вода, воздух, почва) и полезные ископаемые (например, нефть, золото, руды).  При­чем, полезные ископаемые могут быть готовыми к потреблению (уголь, драгоценные и отделочные камни, соль) и требующими пере­работки, синтеза (нефть, руда, синтетические удобрения).

Вторым признаком классификации природных ресурсов является их исчерпаемость. По этому признаку они делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые.

Неисчерпаемые природные ресурсы это природные физические явления и тела, количество и качество которых практически не меня­ется или меняется лишь неощутимо в процессе длительного природо­пользования. Такими ресурсами являются солнечная энергия, ветровая энергия, энергия движущейся воды, энергия земных недр.

Исчерпаемые природные ресурсы это природные физические тела и явления, количество и качество которых существенно изменя­ются в процессе длительного природопользования.

Третий признак классификации это возобновимость, исчерпаемость  ресурсов. По этому признаку исчерпаемые ресурсы делятся на:

-   возобновимые       способные   к  самовоспроизводству   (растительный и животный мир, мир микроорганизмов);

-   невозобновимые     образовавшиеся в недрах земли в течение миллионов лет (рудные и нерудные полезные ископаемые, длительное пользование которыми приводит к истощению их запасов, пополнение которых практически невозможно);

-   относительно возобновимые  - способные к воспроизводству в темпах, отстающих от темпов потребления (чернозем, спелая древесина).

Природопользование - это использование человеком  в целях своего жизнеобеспечения веществ и свойств окружающей среды. Природопользование человека проявляется в четырех формах: жизнеобеспечивающей, хозяйственно-экономической, оздоровительной, культурной.

Наиболее важной является жизнеобеспечивающая форма природопользования, включающая использование воздуха для дыхания, воды для питья, растительный и животный мир для питания.

Формы природопользования осуществляются в двух видах: общего и специального природопользования.

Общее природопользование не требует специального разрешения (пользование водой, воздухом).

Специальное природопользование осуществляется физическими и юридическими лицами на основе разрешения уполномоченных государственных органон.

Право специального природопользования возникает на основании: экологических разрешений.

В зависимости от последствий хозяйственной деятельности человека различают нерациональное и рациональное природопользование.

Нерациональное природопользование ведет к истощению природных ресурсов, загрязнению окружающей среды, нарушению экологического равновесия экосистем, в конечном счете, к экологическому кризису или катастрофе. Это связано с незаинтересованностью производителей, низкой экологической культурой, недостаточными знаниями экологических процессов, принципов охраны окружающей среды.

Охрана природы (окружающей среды) система международных, государственных и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов, улучшение состояния природной среды в интересах удовлетворения материальных и культурных потребностей как существующих, так и будущих поколений людей. Рациональное природопользование и охрана природы (окружающей среды) тесно связаны друг с другом.

Рациональное природопользование.   Основные  аспекты рационального природопользования и охраны природы: экономический; здравоохранительный, эстетический, научно-познавательный и воспитатель-ный.

Рациональное природопользование отличается следующими осо­бенностями:

         - использование  природных ресурсов должно сопровождаться их восстановлением (для возобновляемых природных ресурсов);

- комплексное использование природных ресурсов;

- вторичное использование природных ресурсов;

         - проведение природоохранных мероприятий;

         - внедрение новейших технологий с целью снижения антропогенной нагрузки на окружающую природную среду.

Использование природных ресурсов должно сопровождаться их восстановлением. Восстановительные мероприятия могут использоваться только для возобновляемых природных ресурсов, к которым относятся растительный и животный мир, плодородие почв. Строго контролируются государством, например, вырубка лесов, охота и другие виды деятельности, которые могут нанести невосполнимый урон этим видам ресурсов.

Для охраны животного и растительного мира предусмотрено создание особо охраняемых территорий, к которым относятся: заповедники, заказники, национальные и природные парки, памятники природы.

Комплексное использование природных ресурсов. Это направление рационального природопользования должно осуществляться, в первую очередь, для исчерпаемых природных ресурсов, т.е. для полезных ископаемых.

В свою очередь, здесь можно выделить две тенденции: во-первых, использование одних и тех же ресурсов в разных отраслях хозяйства; во-вторых, более полное извлечение ресурсов на стадии добычи.

Отходы многих промышленных производств, в том числе шлаки металлургической промышленности, каменно - угольные и буроугольные золы, отходы бумажной промышленности, могут использоваться в сельском хозяйстве для известкования кислых почв.

Перспективным направлением является комплексная разработка месторождений полезных ископаемых. Практически все месторождения рудных полезных ископаемых являются комплексными: они содержат, как правило, несколько различных минералов и химических элементов, один из которых является основным, другие  попутными.

Получаемый при добыче нефти попутный газ, который часто сжигают в факелах, можно использовать в химической промышленности для получения многих ценных соединений.

Вторичное использование природных ресурсов. Практически все виды производимых материалов: металл, бумагу, ткани, пластмассу можно подвергать вторичной переработке. Во-первых, вторичная переработка позволяет экономить первичное сырье и энергию, т.к. на производство продуктов из вторичного сырья требуется намного меньше энергии. Во-вторых, вторичная переработка позволяет уменьшить количе­ство твердых отходов.

Вторичная переработка, несмотря на очевидные преимущества, используется пока далеко не дня всех видов отходов, т.к. технологии переработки являются весьма сложными и дорогостоящими.

   Проведение природоохранных мероприятий. Эти мероприятия должны проводиться промышленными предприятиями, а государственные органы, отвечающие за охрану окружающей природной среды, должны контролировать их выполнение.

Любое промышленное предприятие должно быть оснащено очистными сооружениями, принимать меры по внедрению малоот­ходных технологий, обеспечивать соблюдение режима санитарно-охранных зон, которые устанавливаются вокруг каждого предприятия.

Государственные контролирующие органы должны следить за тем, чтобы не вводились в эксплуатацию предприятия, не обеспечен­ные очистными сооружениями, не нарушались нормы и правила по охране окружающей природной среды.

Внедрение новейших технологий с целью снижения нагрузки на окружающую природную среду.

   Новейшие технологии разрабатываются сейчас по многим направлениям: энергопроизводство, ресурсосбережение,  вторичная   переработка,  очистка  выбросов,   мониторинг окружающей среды.

К энергосберегающим технологиям относится, например, использование нетрадиционных источников энергии: солнечной энергии, энергии морских приливов, энергии земных недр, ветра.

Внедрение ресурсосберегающих технологий особенно актуально для нечерпаемых природных ресурсов. Например, разрабатываются технологии, которые позволят увеличить глубину переработки нефти.

К новым технологиям очистки выбросов можно отнести нейтрализаторы выхлопных газов автомобилей, которые позволят снизить количество углекислого, угарного газов и углеводородов.

Надежное обеспечение нефтепродуктами относится к числу основных приоритетов, определяющих  характер  внутренней и внешней политики  ведущих стран мира. По оценкам  Компании Бритиш Петролеум нынешнему  главному  мировому потребителю - США -  собственных запасов нефти может хватить  всего лишь на 10 лет. Практически отсутствуют  месторождения нефти в Германии и Франции. Все эти страны  ввозят огромное количество жидкого топлива. Если по каким либо причинам импорт нефти в эти страны  резко сократится, то через месяц можно ожидать  наступление экономического коллапса.

На начало 1995 г. мировые  доказанные  запасы нефти  составили 137, 3 млрд. т., из них в Казахстане – 2,2 млрд. т. На начало 1994 г.  мировые  доказанные запасы природные  горючего газа  в мире  составили 142,0 трлн. м³, из них в Казахстане – 2,5  трлн. м³ ,  которые сосредоточены  в 91 месторождении.   Крупнейшие  его запасы  выявлены в недрах России, Ирана, Катара.

Казахстан по запасам угля занимает  10 место в мире. На территории Казахстана  известно  более 400 месторождений. Производственные  мощности  угледобывающих предприятий Казахстана позволяет  добывать 156 млн.т.  угля ежегодно.

Уран -  в настоящее время в недрах  Казахстана  заключено 37 %  всех мировых  запасов  урана. Имеется 51 месторождение. (1 кг урана  - 14-16 долларов)

К нетрадиционным  возобновляемым источникам энергии (НВИЭ)  относят солнце, ветер, биомассу, энергию рек,  геотермальные воды и некоторые  другие. не связанные   с использованием энергоносраничесителей, имеющихся в земле  в ограниченном количестве.

Республика Казахстан, по данным Международной Академии Энергетики  им. А. Энштейна, имеет  высокий энергетический потенциал возобновляемых источников энергии, превышающий в несколько тысяч раз потребность в топливно-энергетических ресурсах. Однако в настоящее время в общем энергопотреблении  Казахстана доля  энергии составляет 0,01 %., сдерживающие развитие нетрадиционной энергетики:

Основные причины, сдерживающие  развитие  нетрадиционной  энергетики, следующие:

  - необходимость  привлечения  целенаправляющих  дополнительных  финансовых  и материальных затрат;

- слабая производственная база по выпуску  средств  нетрадиционной энергетики;

- отсутствие  государственной  программы, обеспечивающей  финансовую поддержку  производителей  и потребителей  средств  нетрадиционной  энергетики, а,  главное, отсутствие  координации научно – исследовательских,  опытно – конструкторских работ, строительства и эксплуатации.

Основными направлениями в использовании НВИЭ  в Казахстане:

- солнечные водонагреватели;

- малые ГЭС и микроГЭС;

- ветроэлектростанции (Джунгарские ворота мощностью 300 МВт  с годовой выработкой 900 млн. кВт/ч);

- биоэнергетические установки (утилизация  отходов сельского хозяйства в энергетических целях с получением  биогаза и органических  биологически чистых удобрений) – широко распространено в Китае, где имеется 5 млн. индивидуальных крестьянских биогазовых установок, т.е 1 шт. на 250 человек.

Малоотходная технология – такой способ производства, который  обеспечивает максимально эффективнее использование  сырья и энергии, с минимумом  отходов  и потерь  энергии. Главное условие  малоотходной  технологии  - повторное использование материальных ресурсов, позволяющие  экономить сырье и энергию, уменьшить образование отходов.

  

6    Мониторинг состояния окружающей среды

 

    Цель экологического нормирования и проектирования это регулирование качества окружающей среды и установление допустимого воздействия на нее, обеспечение экологической безопасности, сохранение экологических систем и биологического разнообразия.

Охране от уничтожения, деградации, повреждения, загрязнения и иного вредного воздействия подлежат земля, недра, поверхностные и подземные воды; атмосферный воздух; леса и иная растительность; животный мир, генофонд живых организмов; естественные экологические системы, климат и озоновый слой Земли. Особой охране подлежат особо охраняемые природные территории и объекты государственного природно-заповедного фонда.

    Природопользованием являются использование природных ресурсов и (или) воздействие на окружающую среду в повседневной жизни человека, в хозяйственной и иной деятельности физических и юридических лиц.

    Природопользование подразделяется на общее и специальное.

    Общее природопользование является постоянным и осуществляется бесплатно для удовлетворения жизненно необходимых потребностей населения и без предоставления природных ресурсов в пользование.

Ограничение общего природопользования допускается, если это предусмотрено законами Республики Казахстан.

    Специальное природопользование — деятельность физического и (или) юридического лица, осуществляющего на платной основе пользование природными ресурсами и (или) эмиссии в окружающую среду в порядке, установленном настоящим Кодексом и иными законами Республики Казахстан.

К видам природопользования относятся:

- землепользование;

- водопользование;

- лесопользование;

- недропользование;

- пользование животным миром;

- пользование растительным миром;

- эмиссии в окружающую среду;

- иные виды природопользования, устанавливаемые законами Республики Казахстан.

 Особенности возникновения права специального природопользования по видам природопользования определяются законами Республики  Казахстан. Природопользователи обязаны соблюдать требования, установленные экологическим Кодексом и иными нормативными правовыми актами Республики Казахстан.

 

6.1  Экологическое нормирование

 

    Целью экологического нормирования являются регулирование качества окружающей среды и установление допустимого воздействия на нее, обеспечивающих экологическую безопасность, сохранение экологических систем и биологического разнообразия.

    В процессе экологического нормирования устанавливаются нормативы качества окружающей среды, нормативы эмиссий и нормативы в области использования и охраны природных ресурсов.

    К нормативам качества окружающей среды относятся:

1) нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями состояния окружающей среды, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций, включая радиоактивные вещества, ориентировочно безопасных уровней химических веществ;

2) нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями состояния окружающей среды, в том числе предельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей, радиоактивности, тепла и иных физических воздействий;

3) нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями состояния окружающей среды, в том числе видов и групп растений, животных и других организмов, используемых как индикаторы качества окружающей среды, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов, которые регламентируются санитарно-эпидемиологическими правилами и нормами, гигиеническими нормативами.

В целях установления нормативов предельно допустимых концентраций уполномоченным государственным органом в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения ведется государственная регистрация потенциально опасных химических веществ, включающая классификацию вредных веществ в зависимости от степени их опасности. На территории Республики Казахстан допускается применение химических веществ, прошедших государственную регистрацию.

Порядок установления нормативов предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней веществ определяется законодательством Республики Казахстан о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения, об охране, воспроизводстве и использовании животного мира, земельным законодательством Республики Казахстан. 

    Целевые показатели качества окружающей среды.  Для отдельных территорий могут устанавливаться целевые показатели качества окружающей среды. Целевые показатели качества окружающей среды регулируют предельный уровень нормируемых параметров окружающей среды на определенный период времени с учетом необходимости постепенного улучшения качества окружающей среды. Различные целевые показатели качества окружающей среды могут быть установлены для:

- селитебной территории;

- особо охраняемых природных территорий;

- рекреационных зон;

- пустынных и полупустынных районов;

- водных объектов.

Целевые показатели качества окружающей среды устанавливаются соответствующими программами по охране окружающей среды, разрабатываемыми местными исполнительными органами областей (города республиканского значения, столицы) и утверждаемыми на местном уровне местными представительными органами, на республиканском уровне и по особо охраняемым природным территориям - Правительством Республики Казахстан.

    Установление целевых показателей качества окружающей среды должно обеспечить:

1) поэтапное достижение нормативов качества окружающей среды на всей территории Республики Казахстан;

2) экологическую безопасность и снижение рисков для здоровья населения;

3) нормирование качества окружающей среды с учетом социально-экономических условий, планов и программ экономического развития Республики Казахстан и ее регионов, а также необходимости сохранения экосистем, генетического фонда животного и растительного мира.

    Нормативы эмиссий. К нормативам эмиссий относятся:

1) технические удельные нормативы эмиссий;

2) нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов загрязняющих веществ;

3) нормативы размещения отходов производства и потребления;

4) нормативы допустимых физических воздействий (количества тепла, уровня шума, вибрации, ионизирующего излучения и иных физических воздействий).

 Нормативы эмиссий должны обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды с учетом природных особенностей территорий и акваторий и рассчитываются на основе предельно допустимых концентраций или целевых показателей качества окружающей среды.

    Величины нормативов эмиссий являются основой для выдачи экологических разрешений и принятия решений о необходимости проведения технических мероприятий в целях снижения негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и здоровье населения.

Технические удельные нормативы эмиссий. Технические удельные нормативы эмиссий устанавливаются для конкретных процессов и отраслей промышленности на основе внедрения наилучших доступных технологий.

    Технические удельные нормативы эмиссий устанавливаются в технических регламентах и являются основой комплексных экологических разрешений.

  Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов загрязняющих веществ. Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов загрязняющих веществ являются величинами эмиссий, которые устанавливаются на основе расчетов для каждого источника выбросов и предприятия в целом с таким условием, чтобы обеспечить достижение нормативов качества окружающей среды.

    Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов загрязняющих веществ используются при выдаче разрешений на эмиссии в окружающую среду в составе проектов, содержащих расчетные значения нормативов, планы-графики достижения природопользователями уровня нормативов предельно допустимых выбросов и сбросов загрязняющих веществ, установленные значения технических удельных нормативов эмиссий для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов и оборудования.

Срок действия установленных предельно допустимых выбросов и сбросов загрязняющих веществ определяется сроком действия заключений государственной экологической экспертизы, выданных на содержащие нормативы проекты и составляет 5 лет.

  Проекты нормативов эмиссий обосновываются в составе оценки воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности либо в виде отдельных документов.

Разработка нормативов эмиссий осуществляется физическими и юридическими лицами, имеющими лицензии на выполнение работ и оказание услуг в области охраны окружающей среды.

Нормативы эмиссий по отдельным источникам устанавливаются равными техническим удельным нормативам эмиссий либо определяются расчетным путем на основе нормативов качества окружающей среды.

    Методика определения нормативов эмиссий расчетным путем утверждается уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

При установлении нормативов эмиссий учитываются существующие загрязнения окружающей среды. Данные по фоновым концентрациям параметров качества окружающей среды представляются гидрометеорологической службой Республики Казахстан по договору с заказчиком проекта или проектной организацией.

В целях охраны и воспроизводства природных ресурсов устанавливаются нормативы состояния природных ресурсов Казахстан о недрах и недропользовании, в области охраны, воспроизводства и использования животного мира, земельным, водным, лесным законодательством Республики Казахстан.

    Выполнение требований, установленных нормативными правовыми актами в области технического регулирования, обеспечивается гармонизированными стандартами. Стандарты организаций имеют добровольный для применения характер и не должны противоречить требованиям, установленным нормативными правовыми актами в области технического регулирования.

 

6.2  Оценка воздействия на окружающую среду

 

Оценка воздействия на окружающую среду - процедура, в рамках которой оцениваются возможные последствия хозяйственной и иной деятельности для окружающей среды и здоровья человека, разрабатываются меры по предотвращению неблагоприятных последствий (уничтожения, деградации, повреждения и истощения естественных экологических систем и природных ресурсов), оздоровлению окружающей среды с учетом требований экологического законодательства Республики Казахстан.

    Обязательность оценки воздействия на окружающую среду предусмотрена статьёй 35 экологического кодекса РК. Оценка воздействия на окружающую среду является обязательной для любых видов хозяйственной и иной деятельности, которые могут оказать прямое или косвенное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.  Запрещаются разработка и реализация проектов хозяйственной и иной деятельности, влияющей на окружающую среду без оценки воздействия на нее. Результаты оценки воздействия являются неотъемлемой частью предплановой, плановой, предпроектной и проектной документации.

    Оценке воздействия на окружающую среду подлежит перспективная деятельность проектируемых и существующих объектов в соответствии с требованиями настоящего Кодекса.

    Заказчик (инициатор) и разработчик проектов обязаны учитывать результаты проведенной оценки воздействия на окружающую среду и обеспечивать принятие такого варианта, который наносит наименьший вред окружающей среде и здоровью человека.

    Оценка воздействия на окружающую среду осуществляется последовательно с учетом стадий градостроительного и строительного проектирования, предусмотренных законодательством Республики Казахстан.

    Оценка воздействия на окружающую среду включает в себя следующие стадии:

Стадия 1. Оценка территории (обзор состояния окружающей среды), выполняемая для обоснования оптимального выбора участка для размещения объекта;

Стадия 2. Предварительная оценка воздействия на окружающую среду, сопровождающая обоснование инвестиций (технико-экономические обоснования проектов);

Стадия 3. Оценка воздействия, выполняемая в целях полного и комплексного анализа возможных эффектов реализации проекта или дальнейшего осуществления хозяйственной и иной деятельности, обоснования альтернативных вариантов и разработки плана (программы) управления охраной окружающей среды;

Стадия 4. Раздел «Охрана окружающей среды» в составе рабочего проекта, содержащий технические решения по предотвращению неблагоприятных воздействий на окружающую среду;

Стадия 5. Послепроектный анализ, осуществляемый через год после начала осуществления хозяйственной и иной деятельности для подтверждения безопасности объекта для окружающей среды и корректировки природоохранных мероприятий.

    На стадии 3 оценки воздействия на окружающую среду разрабатываются нормативы эмиссий в окружающую среду.

    Оценка воздействия на окружающую среду осуществляется физическими и юридическими лицами, получившими лицензию на выполнение работ и оказание услуг в области охраны окружающей среды. Организацию и финансирование работ по оценке воздействия на окружающую среду обеспечивает заказчик (инициатор) планируемой деятельности.  Физические и юридические лица, осуществляющие разработку оценки воздействия на окружающую среду, несут ответственность перед заказчиком за достоверность, полноту и качество полученных результатов проведения оценки воздействия на окружающую среду в соответствии с договором.  Контроль за соблюдением требований экологического законодательства Республики Казахстан при выполнении процедуры оценки воздействия на окружающую среду осуществляет уполномоченный орган в области охраны окружающей среды.

    Виды воздействий, подлежащих учету в процессе оценки воздействия на окружающую среду. В процессе оценки воздействия на окружающую среду подлежат учету:

- прямые воздействия — воздействия, непосредственно оказываемые основными и сопутствующими видами планируемой деятельности в районе размещения объекта;

- косвенные воздействия — воздействия на окружающую среду, которые вызываются опосредованными (вторичными) факторами, возникающими вследствие реализации проекта;

- кумулятивные воздействия — воздействия, возникающие в результате постоянно возрастающих изменений, вызванных прошедшими, настоящими или обоснованно предсказуемыми действиями, сопровождающими реализацию проекта.

    В процессе оценки воздействия на окружающую среду проводится оценка воздействия на:

- атмосферный воздух;

- поверхностные и подземные воды;

- поверхность дна водоемов;

- ландшафты;

- земельные ресурсы и почвенный покров;

- растительный мир;

- животный мир;

- состояние экологических систем;

- состояние здоровья населения;

- социальную сферу (занятость населения, образование, транспортную инфраструктуру).

 В процессе проведения оценки воздействия на окружающую среду подлежат учету отрицательные и положительные эффекты воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

Классификация объектов оценки воздействия на окружающую среду по значимости и полноте оценки

  Хозяйственная и иная деятельность, для которой осуществляется оценка воздействия на окружающую среду, по значимости и полноте оценки разделяется на 4 категории -  I, II, III, IV.

К I категории относятся виды деятельности, относящиеся к 1 и 2 классам опасности согласно санитарной классификации производственных объектов, а также разведка и добыча полезных ископаемых, кроме общераспространенных.

Ко II категории относятся виды деятельности, относящиеся к 3 классу опасности согласно санитарной классификации производственных объектов, а также добыча общераспространенных полезных ископаемых, все виды лесопользования и специального водопользования.

К III категории относятся виды деятельности, относящиеся к 4 классу опасности согласно санитарной классификации производственных объектов.

К IV категории относятся виды деятельности, относящиеся к 5 классу опасности согласно санитарной классификации производственных объектов, а также все виды использования объектов животного мира, за исключением любительского (спортивного) рыболовства и охоты.

 Дифференцированные требования к проведению оценки воздействия на окружающую среду объектов разных категорий устанавливаются инструкцией по проведению оценки воздействия на окружающую среду.

    Документация по оценке воздействия на окружающую среду включает в себя:

1) реквизиты заказчика хозяйственной и иной деятельности;

2) ходатайство (заявление, декларацию о намерениях) с обоснованием необходимости реализации планируемой деятельности, обоснование инвестиций, технико-экономическое обоснование (проект), утверждаемую часть рабочего проекта, пояснительную записку;

3) описание состояния компонентов окружающей среды до реализации деятельности либо на текущий момент;

4) описание проекта (цели и количественные характеристики всего проекта и требования к району размещения на период стадий строительства и эксплуатации, основные характеристики производственных процессов, включая тип и количество используемых материалов и оборудования с указанием возможных видов воздействия планируемой деятельности на элементы окружающей среды с объемами и ингредиентным составом эмиссий в окружающую среду, потребляемого сырья и изымаемых ресурсов);

5) анализ применяемой технологии на предмет соответствия наилучшим доступным технологиям и техническим удельным нормативам;

6) информацию об альтернативных вариантах и указание на основные причины выбора проектного варианта;

7) описание возможных воздействий деятельности на окружающую среду, здоровье населения и социально-экономические условия;

8) неясные воздействия проектируемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду;

9) оценку экологических рисков и рисков для здоровья населения;

10) описание мер, предусмотренных для предотвращения, снижения воздействия на окружающую среду, включая предложения по экологическому мониторингу;

11) проектные нормативы эмиссий в окружающую среду и нормативы изъятия природных ресурсов;

12) обоснование программы производственного экологического контроля;

13) эколого-экономическую оценку проекта с учетом возможных рисков и возмещения нанесенного ущерба;

14) материалы по учету общественного мнения, оформленные протоколами и содержащие выводы по результатам общественного обсуждения экологических аспектов планируемой деятельности;

15) указание на любые трудности и недостаток информации при проведении оценки воздействия на окружающую среду;

16) основные выводы по результатам проведения оценки воздействия на окружающую среду.

    По результатам проведенной оценки воздействия на окружающую среду заказчиком (инициатором) планируемой деятельности подготавливается и представляется заявление об экологических последствиях планируемой или осуществляемой деятельности, служащее основанием для подготовки решения о допустимости ее реализации.

    Полнота содержания документации на каждой из стадий оценки воздействия на окружающую среду определяется инструкцией по проведению оценки воздействия на окружающую среду.

Оценка воздействия на окружающую среду проводится в соответствии с инструктивно-методическими документами по проведению оценки воздействия на окружающую среду, утверждаемыми уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

    Уполномоченный орган в области охраны окружающей среды в пределах своей компетенции осуществляет контроль за соблюдением требований инструктивно-методических документов по проведению оценки воздействия на окружающую среду в процессе разработки оценки воздействия на окружающую среду соответствующими физическими и юридическими лицами.

Особенности оценки воздействия на окружающую среду для существующих объектов. Для существующих объектов должна быть проведена оценка воздействия на окружающую среду в случае, если в процессе проектирования объекта такая оценка не проводилась либо условия природопользования существенно отличаются от условий, предусмотренных проектом.

    При проведении реконструкции существующего объекта, не предусмотренной исходным проектом, осуществляется оценка воздействия на окружающую среду в виде отдельных материалов или в виде внесения изменений в материалы оценки воздействия на окружающую среду по объекту в целом.

    При необходимости проведения оценки воздействия на окружающую среду существующего объекта в соответствии с условиями пунктов 1 и 2 настоящей статьи такая оценка должна быть выполнена до подачи заявки на получение экологического разрешения.

 

6.3  Экологическая экспертиза

 

В Республике Казахстан осуществляются государственная экологическая экспертиза и общественная экологическая экспертиза.

    Экологическая экспертиза проводится в целях:

- определения и ограничения возможных негативных последствий реализации планируемой управленческой, хозяйственной, инвестиционной, нормотворческой и иной деятельности на окружающую среду и здоровье населения;

- соблюдения баланса интересов экономического развития и охраны окружающей среды, а также предотвращения ущерба третьим лицам в процессе природопользования.

    Обязательной государственной экологической экспертизе подлежат:

1) проекты планируемой хозяйственной и иной деятельности с сопровождающими их материалами оценки воздействия на окружающую среду в соответствии со стадиями, определенными статьей 37 экологического Кодекса;

2) все виды предплановой и предпроектной документации, касающиеся вопросов природопользования, проекты прогнозов, экологических и иных программ, концепции основных направлений деятельности государственных органов и организаций, государственные инвестиционные программы, договоры, контракты, в том числе касающиеся изменения форм собственности и приватизации;

3) проекты реконструкции с материалами оценки воздействия на окружающую среду для существующих объектов;

4) проекты нормативов эмиссий в окружающую среду;

5) проекты нормативных правовых актов Республики Казахстан, нормативно-технических и инструктивно-методических документов, реализация которых может привести к негативным воздействиям на окружающую среду;

6) технико-экономические обоснования (расчеты) и проекты на размещение, строительство, реконструкцию, развитие, техническое перевооружение, перепрофилирование, ликвидацию предприятий, объектов и комплексов, зданий и сооружений, биологические обоснования на добычу и использование ресурсов животного и растительного мира;

7) проекты схем организации территорий;

8) проекты генеральных планов застройки (развития) городов и территорий, в том числе территорий специальных экономических зон и территорий с особым режимом ведения хозяйственной деятельности;

9) материалы комплексного экологического обследования участков территорий, обосновывающие придание этим территориям правового статуса особо охраняемых природных территорий, зоны экологического бедствия или чрезвычайной экологической ситуации, а также программы реабилитации этих территорий;

10) проекты хозяйственной и иной деятельности, которая может оказывать воздействие на окружающую среду сопредельных государств или для осуществления которой необходимо использование общих с сопредельными государствами природных объектов, или которая затрагивает интересы сопредельных государств, определенные международными договорами;

11) документация, обосновывающая экологические требования к новой технике, технологиям, материалам и веществам, в том числе закупаемым за рубежом;

12) документация, обосновывающая выдачу разрешений (лицензий) на использование и (или) изъятие природных ресурсов.

Объекты государственной экологической экспертизы подразделяются на категории I, II, III, IV согласно классификации объектов, приведенной в статье 40  экологического Кодекса.

Государственная экологическая экспертиза объектов I категории проводится центральным исполнительным органом в области охраны окружающей среды, II и III категорий — территориальными органами уполномоченного органа в области охраны окружающей среды, IV категории - местными исполнительными органами.

 Срок проведения государственной экологической экспертизы не должен превышать три месяца с момента передачи органам, осуществляющим государственную экологическую экспертизу, всей необходимой документации, прошедшей предварительную экспертизу.

Заключение государственной экологической экспертизы выдается по результатам ее проведения.  Положительное заключение государственной экологической экспертизы содержит выводы о допустимости и возможности принятия решения по реализации объекта экологической экспертизы.При отрицательном заключении государственной экологической экспертизы заказчик обязан обеспечить доработку представленных на экспертизу материалов в соответствии с предложениями и замечаниями экспертного заключения и в установленный им срок представить все материалы на повторную экологическую экспертизу либо отказаться от намечаемой деятельности.

Заключение государственной экологической экспертизы подписывается Главным государственным экологическим экспертом Республики Казахстан, области (города республиканского значения, столицы) либо руководителем экспертного подразделения местного исполнительного органа в пределах его компетенции.

Положительное заключение государственной экологической экспертизы к проектной документации действует в течение 5 лет.

 

6.4  Назначение и цели производственного экологического контроля

 

При составлении проектов нормативов эмиссий в окружающую среду необходимо предусмотреть мероприятия по контролю за выбросами (сбросами)  вредных веществ и организацию производственного экологического мониторинга. Физические и юридические лица, осуществляющие специальное природопользование, обязаны осуществлять производственный экологический контроль.

Целями производственного экологического контроля являются:

1) получение информации для принятия решений в отношении экологической политики природопользователя, целевых показателей качества окружающей среды и инструментов регулирования производственных процессов, потенциально оказывающих воздействие на окружающую среду;

2) обеспечение соблюдения требований экологического законодательства Республики Казахстан;

3) сведение к минимуму воздействия производственных процессов природопользователя на окружающую среду и здоровье человека;

4) повышение эффективности использования природных и энергетических ресурсов;

5) оперативное упреждающее реагирование на нештатные ситуации;

6) формирование более высокого уровня экологической информированности и ответ­ственности руководителей и работников природопользователей;

7) информирование общественности об экологической деятельности предприятий и рисках для здоровья населения;

8) повышение уровня соответствия экологическим требованиям;

9) повышение производственной и экологической эффективности системы управления охраной окружающей среды;

10) учет экологических рисков при инвестировании и кредитовании.

 Производственный экологический контроль проводится природопользователем на ос­нове программы производственного экологического контроля, разрабатываемой природо­пользователем и согласованной с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды. В программе производственного экологического контроля устанавливаются обязательный перечень параметров, отслеживаемых в процессе производственного экологического контроля, критерии определения его периодичности, продолжительность и частота изме­рений, используемые инструментальные или расчетные методы.

    Экологическая оценка эффективности производственного процесса в рамках производственного экологического контроля осуществляется на основе измерений и (или) на основе расчетов уровня эмиссий в окружающую среду, вредных производственных факторов, а также фактического объема потребления природных, энергетических и иных ресурсов.

Производственный мониторинг является элементом производственного экологического контроля, выполняемым для получения объективных данных с установленной периодичностью. В рамках осуществления производственного экологического контроля выполняются операционный мониторинг, мониторинг эмиссий в окружающую среду и мониторинг воздействия.

    Операционный мониторинг (мониторинг производственного процесса) включает в себя наблюдение за параметрами технологического процесса для подтверждения того, что показатели деятельности природопользователя находятся в диапазоне, который считается целесообразным для его надлежащей проектной эксплуатации и соблюдения условий технологического регламента данного производства. Содержание операционного монито­ринга определяется природопользователями.

    Мониторинг эмиссий в окружающую среду включает в себя наблюдение за эмиссиями у источника для слежения за производственными потерями, количеством и качеством эмиссий и их изменением. Проведение мониторинга воздействия включается в программу производственного экологического контроля в тех случаях, когда это необходимо для отслеживания соблюдения экологического законодательства Республики Казахстан и нормативов качества окружающей среды.

    Мониторинг воздействия может осуществляться природопользователем индивидуаль­но, а также совместно с другими природопользователями по согласованию с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

    Программа производственного мониторинга разрабатывается на основе оценки воздействия намечаемых работ на окружающую среду. Программа производственного мониторинга согласовывается с уполномоченным органом в области охраны окружающей среды, государственным органом санитарно-эпидемиологической службы и утверждается природопользо­вателем. Продолжительность производственного мониторинга зависит от продолжительно­сти воздействия.

    Производственный мониторинг окружающей среды осуществляется производственны­ми или независимыми лабораториями, аккредитованными в порядке, установленном законо­дательством Республики Казахстан о техническом регулировании.  Данные производственного мониторинга используются для оценки состояния окружающей среды в рамках ведения Единой государственной системы мониторинга окружающей среды и природных ресурсов.

    Природопользователь ведет внутренний учет, формирует и представляет периодичес­кие отчеты по результатам производственного экологического контроля в соответствии с требованиями, устанавливаемыми уполномоченным органом в области охраны окружающей среды.

  Природопользователь принимает меры по регулярной внутренней проверке соблюдения экологического законодательства Республики Казахстан и сопоставлению результатов производственного экологического контроля с условиями экологического и иных разрешений.  Внутренние проверки проводятся работником (работниками), в трудовые обязанности которого входят функции по вопросам охраны окружающей среды и осуществлению производственного экологического контроля.

 

6.5  Экологические требования к хозяйственной и иной деятельности и их виды

 

При проектировании хозяйственной и иной деятельности необходимо соблюдать экологические требования, предъявляемые к этим объектам.

    Экологические требования подразделяются на следующие виды:

1) общие экологические требования к хозяйственной и иной деятельности;

2) экологические требования при использовании природных ресурсов;

3) экологические требования на особоохраняемых природных территориях;

4) экологические требования к хозяйственной и иной деятельности в государственной заповедной зоне в северной части Каспийского моря;

5) экологические требования к использованию радиоактивных материалов, атомной энергии и обеспечению радиационной безопасности;

6) экологические требования при производстве и использовании потенциально опасных химических и биологических веществ, генетически модифицированных продуктов и организмов;

7) экологические требования при обращении с отходами производства и потребления;

8) экологические требования к военным и оборонным объектам, военной деятельности.

Экологические требования к проектированию хозяйственных и иных объектов. При проектировании предприятий, зданий и сооружений, объектов промышленности и сельского хозяйства, систем водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений, транспорта и связи, технологических процессов, изделий и оборудования, других объектов должны быть предусмотрены:

- соблюдение нормативов качества окружающей среды;

- обезвреживание и утилизация опасных отходов;

- использование малоотходных и безотходных технологий;

- применение эффективных мер предупреждения загрязнения окружающей среды;

- воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.

    Запрещаются финансирование и реализация проектов, по которым отсутствуют положительные заключения государственных экологической и санитарно-эпидемиологической экспертиз.

Общие экологические требования и ответственность природопользователей при вводе в эксплуатацию и эксплуатации хозяйственных и иных объектов. Ввод в эксплуатацию предприятий, сооружений и иных объектов производится при условии выполнения в полном объеме всех экологических требований, предусмотренных проектом, по акту приемочной комиссии, создаваемой с участием уполномоченного органа в области охраны окружающей среды.

Запрещается ввод в эксплуатацию предприятий, сооружений и иных объектов без установок и оборудования по очистке, обезвреживанию и утилизации опасных отходов, выбросов, сбросов, обеспечивающих соблюдение нормативов качества окружающей среды, а также без завершения работ по рекультивации земель, воспроизводству и рациональному использованию природных ресурсов, предусмотренных проектом.

    Природопользователь,  осуществляющий эксплуатацию хозяйственных и иных объектов, несет ответственность за:

1) проведение работ на отведенной территории с соблюдением требований экологической безопасности;

2) ведение установленной документации по вопросам охраны окружающей среды и представление государственным органам установленной отчетности по всей деятельности;

3) оказание содействия в работе инспекций государственных контролирующих органов и выполнение законных предписаний в установленные сроки.

    На каждом объекте природопользователь должен:

1) создать специальное подразделение либо назначить работника, ответственного за организацию, проведение производственного экологического контроля и за взаимодействие с контролирующими органами;

2) проводить все операции наиболее безопасным способом и содержать оборудование в безопасном состоянии в целях охраны здоровья и жизни работников, окружающей среды и имущества;

3) разработать и утвердить согласованные с территориальными органами уполномоченного органа в области охраны окружающей среды нормативно-технические документы по охране окружающей среды по всем видам деятельности, которые должны пересматриваться не реже одного раза в пять лет. Нормативно-технические документы должны также пересматриваться при введении новых типовых правил и норм, новых технологических процессов, установок, машин и аппаратуры;

4) на участках (объектах) работ вести журналы проверки состояния технической и экологической безопасности, в которых ответственные должностные лица природопользователя должны записывать обнаруженные недостатки с указанием сроков их устранения.

Порядок организации и ведения работ на экологически опасных объектах должен быть установлен специальным положением, разработанным природопользователем.  Природопользователь составляет  план действий по устранению или локализации аварийной ситуации, возникшей в результате нарушения экологического законодательства Республики Казахстан, стихийных бедствий и природных катаклизмов. Работник, обнаруживший нарушение экологических требований, норм, правил и инструкций или опасность, угрожающую жизни и здоровью людей, а также возможность загрязнения окружающей среды, обязан незамедлительно принять все зависящие от него меры по устранению или локализации возникшей ситуации и сообщить об этом диспетчеру или руководству.

Устранение выявленных недостатков в назначенные сроки должно контролироваться уполномоченным органом в области охраны окружающей среды, а также природопользователем, осуществляющим эксплуатацию хозяйственных и иных объектов.

Аварии, не повлекшие за собой несчастных случаев на производстве и экологических последствий, расследуются в соответствии с инструкциями по техническому расследованию и учету аварий, не повлекших за собой несчастных случаев и экологических последствий. В особых случаях для расследования крупных технических аварий и экологических последствий, а также групповых несчастных случаев назначается комиссия.

Природопользователь обязан информировать уполномоченный орган в области охраны окружающей среды о происшедших авариях с выбросом загрязняющих веществ в окружающую среду в течение двух часов с момента их обнаружения.

Экологические требования к проектированию и строительству населенных пунктов. Проектирование, строительство, реконструкция городов и других населенных пунктов должны обеспечивать наиболее благоприятные условия для жизни, труда и отдыха населения с учетом экологических, санитарно-эпидемиологических требований и экологической безопасности.

    При планировании и застройке городов и других населенных пунктов должны предусматриваться и осуществляться их санитарная очистка, безопасное обращение с отходами производства и потребления, создаваться лесопарковые, зеленые и защитные зоны с ограниченным режимом природопользования.

Здания, строения, сооружения, автомобильные дороги и иные промышленные объекты должны размещаться с учетом требований технических регламентов, санитарно-эпидемиологических правил, норм, градостроительных и иных требований, обеспечивающих благоприятную окружающую среду.

Экологические требования к строительству и реконструкции предприятий, сооружений и других объектов.  Строительство и реконструкция предприятий, сооружений и иных объектов осуществляются при наличии положительных заключений государственных экологической и санитарно-эпидемиологической экспертиз и в соответствии с нормативами качества окружающей среды. Не допускаются изменения утвержденного проекта или стоимости работ в ущерб окружающей среде.

    При выполнении строительных работ должны приниматься меры по рекультивации земель, воспроизводству и рациональному использованию природных ресурсов, благоустройству территорий и оздоровлению окружающей среды.

    Запрещаются строительство, реконструкция объектов до утверждения проекта и отвода земельного участка в натуре.

Экологические требования при эксплуатации объектов промышленности, энергетики, транспорта и связи, объектов сельскохозяйственного назначения и мелиорации. Эксплуатация объектов промышленности, энергетики, транспорта и связи, объектов сельскохозяйственного назначения и мелиорации должна осуществляться с учетом установленных экологических требований и использованием экологически обоснованных технологий, необходимых очистных сооружений и зон санитарной охраны, исключающих загрязнение окружающей среды. При эксплуатации указанных объектов должны внедряться малоотходные и безотходные технологии, обеспечивающие экологическую безопасность.

Физические и юридические лица обязаны выполнять комплекс мер по охране почв, водоемов, лесов и иной растительности, животного мира от вредного воздействия сельскохозяйственной деятельности.

Экологические требования при производстве и эксплуатации автомобильных и иных транспортных средств. Физические и юридические лица, осуществляющие эксплуатацию автомобильных и иных транспортных средств, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, обязаны соблюдать нормативы допустимых выбросов, принимать меры по снижению уровня шума и иного негативного воздействия на окружающую среду.

  Экологические требования к размещению атомных, тепловых и гидроэлектростанций. Определение места размещения и строительство атомных электростанций осуществляются при наличии проекта и положительных заключений государственных экологической и санитарно-эпидемиологической экспертиз. Проекты атомных электростанций должны содержать решения, обеспечивающие безопасный вывод их из эксплуатации, а также меры по утилизации отходов.

При размещении, проектировании и строительстве атомных электростанций принимаются меры по обеспечению радиационной безопасности в соответствии с законодательством Республики Казахстан.

  

Список литературы 

1.     Экологический кодекс Республики Казахстан, 2007.

2.    Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: Учебник для вузов //Под ред. И.И. Мазура. — М.: Высшая школа, 1997.

3. Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические  аспекты .- Казань, 2007- 354 с.

4. Очистка воздуха. Учебное пособие / Е. А. Штокман/ - М.: изд-во АСВ, 1998. – 320 с.: ил.

5. Зиганшин М. Г., Колесник А. А., Посохин В.Н. Проектирование аппаратов пылегазоочистки. – М.:  «Экопресс-ЗМ», 1998. – 505 с.

6. Инженерная экология: Учебник / Под ред. проф. В.Т. Медве­дева. -М.: Гардарики, 2002.- 687 с.

7. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ, изд. Алиев Г. М. - М.: Металлургия, 1986.- 544 с.

8. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. Стройиздат, 1985.

9. Аюкаев Р.И., Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Справочное пособие. Стройиздат, 1985.

10. Сметанин В И.  Защита окружающей среды от отходов производства и по­требления. – М.:  Колос, 2003. - 230 с: ил.

11. Санитарные правила и нормы по гигиене труда в промышленности Республики Казахстан, 1995 г.Часть 1-3.

12. Арустамов Э.А., Левакова И.В., Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования.- М., 2001.

Содержание

Введение                                                                                                3

1  Понятие и определение экологии                                                                         4

1.1 Биосфера и ее устойчивость                                                                     10

1.2 Окружающая человека среда                                                                   14

1.3  Опасные и вредные факторы окружающей среды                                     17

2  Методы газоочистки и виды пылеуловителей                                               19

2.1 Методы газоочистки от аэрозолей                                                                19

2.2  Пылеосадительные  камеры  и  инерционные  пылеуловителы                30

2.3  Циклонные и жалюзийные пылеуловители                                                 32

2.4  Мокрые пылеуловители                                                                                 38

3  Очистка сточных вод                                                                                        38

3.1  Механическая  очистка  сточных  вод                                                         38

3.2  Химическая очистка сточных вод                                                                40

3.3  Физико-химическая очистка сточных вод                                                   42

3.4  Биологическая  очистка сточных вод                                                     44

4  Отходы производства                                                                                       45

4.1  Классификация опасных отходов                                                                45

4.2  Классы полигонов размещения отходов                                                48

4.3  Складирование отходов на полигонах                                                         50

4.4  Переработка твердых отходов                                                                  52

5  Концепция устойчивого развития                                                                   55

5.1  Природные ресурсы и рациональное природопользование                      58

6  Мониторинг состояния окружающей среды                                                       63

6.1  Экологическое нормирование                                                                      64

6.2  Оценка воздействия на окружающую среду                                            67

6.3  Экологическая экспертиза                                                                      71

6.4  Назначение и цели производственного экологического контроля            73

6.3  Экологические требования и их виды                                                    75

Список литературы                                                                                     79