Направления инженерной защиты окружающей среды

Главная причина загрязнения биосферы — это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья, которые приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости защиты всех природных сфер.

В России в связи со спадом промышленного производства в 90-х гг. XX в. отмечается некоторое сокращение антропогенной нагрузки на окружающую природную среду. Однако одновременно прослеживается и снижение как капитальных вложений в объекты природоохранного назначения, так и текущих затрат. По некоторым оценкам, тот поток загрязнений, который сегодня принимает наша природа, превосходит ассимиляционный потенциал экосистем в наиболее развитых и заселенных районах России, поэтому экологическая ситуация в них не улучшается. Состояние экологической безопасности России вызывает тревогу. Экологическая ситуация в России становится препятствием на пути устойчивого социально-экономического развития страны.

Основные направления инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий — внедрение ресурсосберегающих, безотходных и малоотходных технологий, биотехнологий, технологий утилизации и детоксикации отходов. Однако главное направление заключается в экологизации производства, при которой обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называются экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

В соответствии с определением Комиссии ООН в 1984 г. безотходная технология — это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы — производство — потребитель — вторичные ресурсы, в результате чего любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. К тому же безотходная технология — это такой способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным следует считать термин «малоотходная технология», так как абсолютно «безотходная технология» в принципе невозможна, ибо противоречит второму началу термодинамики, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов. Малоотходной называют технологию, и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.

Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, или рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5% энергозатрат при выплавке его из бокситов и экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса при одновременном снижении выбросов фтористых соединений в атмосферу на 35 кг.

В комплекс мероприятий по сокращению количества вредных отходов и уменьшению их воздействия на окружающую природную среду входят:

  • разработка бессточных и водооборотных технологических систем;
  • разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;
  • создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
  • создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

Начальным этапом этих комплексных мероприятий, направленных на создание безотходных и малоотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования. Оборотное водоснабжение — это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод после их очистки и обработки при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водные объекты. Замкнутый цикл водопользования — это система промышленного водоснабжения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водные объекты.

Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новые экологические технологии с заменой водоемких процессов безводными или маловодными.

Прогрессивность новых технологических схем водоснабжения определяется тем, насколько в них уменьшились по сравнению с ранее действующими водопотребление и количество сточных вод, а также их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объективным показателем несовершенства используемых технологических схем.

В последние годы все больший интерес проявляется к биотехническим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология может рассматриваться как разработка и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:

  • обработка твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
  • биологическая (биохимическая) очистка природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
  • микробное восстановление загрязненных почв, получение микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
  • компостирование (биологическое окисление) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
  • создание биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.