Московский Государственный Университет инженерной экологии - центр экологической науки России.
Материалы международных конференций
1. Экологические проблемы мегаполисов.В.Ю.Рыжнев и др."Российские экоаналитические технологии". Сообщается о создании Российских экоаналитических технологий на базе отечественного аналитического приборостроения, что обеспечивает сокращение капитальных затрат в 8 раз, эксплуатационных затрат - в 12 раз, рост производительности лабораторий в 3,5 - 4 раза при снижении себестоимости единицы химического анализа в 2,5 - 3 раза. А.З.Разянов и др. "Экологические проблемы мегаполисов и возможности систем контроля атмосферных загрязнений и промышленных выбросов". Представлены результаты многолетних исследований атмосферных загрязнений и выбросов промышленных предприятий Москвы с привлечением аккредитованных эколого-аналитических центров. Показана высокая эффективность мобильных средств - передвижных лабораторий "Kema"(Нидерланды) и "Thermo Euviromental Instruments Inc." (США). Показано, что современная система контроля должна обеспечить обоснованный выбор критериев принятия управленческих решений.А.Н.Чумаков и др. "ТБО - сырьевой, энергетический и экономический потенциал мегаполисов." Проект "Скарабей" реализует в регионах России самоокупаемую промышленную переработку отходов в товарные продукты и энергию. Совокупность отечественных и зарубежных технологий переработки отходов и рекультивации полигонов гарантирует отсутствие вредных выбросов и исключает депонирование отходов на полигонах. Рассмотрены детали проекта для Московской области. М.Ю.Сусяева "Технические и экономические проблемы очистки питьевой воды." Считают, что при очистке маломутных вод методом контактной коагуляции целесообразно применение отечественного катионного флокулянта Акромидан-ЛК в сочетании с дефицитной дозой коагулянта. Это позволит снизить расход коагулянта на 30 - 50%, снизит концентрацию алюминия в воде, увеличит продолжительность фильтроцикла на контактных осветлителях на 40 - 60%, уменьшит коррозионную активность воды и улучшит технико-экономические показатели очистных сооружений. В.М.Володин и др. "Применение нейросетей для прогнозирования в задачах экологического мониторинга". Предлагается использовать нейронные сети для создания прогнозирующей системы экологического мониторинга в условиях города. Система может выполнять роль "консультанта", выдавая свое "видение" развития экологической ситуации. На вход нейросети подаются текущие концентрации и метеоусловия, а нейросеть выдает прогнозируемое изменение концентраций вредных веществ. И.Н.Дорохов и др."Экологическая экономика и устойчивое развитие." Экологическая экономика - это альтернативное направление в экономической науке, призванное учитывать и отражать реально существующие жизненноважные эколого-экономические связи. Она не выступает против экономического роста, а лишь указывает на то, что рост нельзя предсказывать чисто экономическими моделями, не учитывающими потоки энергии и материалов. В
соответствии с программой развития ООН устойчивость общества достигается, когда оно: 1.сохраняет жизнеобеспечивающие экосистемы и биоразнообразие; 2.обеспечивает устойчивость использования возобновляемых ресурсов при минимальном потреблении невозобновляемых ресурсов; 3.функционирует в пределах несущей способности жизнеподдерживающих экосистем. Б.Г.Калашников и др. "Комплексная очистка воды при мойке транспортных средств". В предлагаемой аппаратурно-технологической схеме загрязненная вода проходит песколовушку, гидроциклон с бункером, где с помощью очищающего средства происходит отмывка твердых включений от нефтепродуктов, затем флотатор для отделения основной массы нефтепродуктов. Очистка от тонкодисперсных и растворенных органических загрязнений и ионов тяжелых металлов происходит в гальванокоагуляторе. Е.Т.Клименко и др."Анализ распределения концентраций оксидов азота на территории крупного промышленного города." Анализ проводился по методике ОНД-86 на основе данных по выбросам 28 районных и 19 квартальных тепловых станций. В качестве метеоданных использовался файл годовых погодных условий, представляющий собой дискретный вариант распределения вероятностей метеорологических параметров. Получен массив годовых полей концентраций оксидов азота на территории города. Е.В.Ярошевский и др."Применение нейронных вычислителей логических функций в системах экологического мониторинга."
2.Техника и технология защиты воздушного, водного бассейна и почв. В.А.Кернерман и др. "Разработка автомобильного нейтрализатора на основе его математической модели". Разработана динамическая модель процесса обезвреживания выхлопных газов в нейтрализаторе, описывающая процесс "зажигания" поверхности катализатора при пуске и затухание каталитического процесса. Модель может быть использована для моделирования нестационарных процессов окисления окиси углерода и углеводородов, а также восстановления оксидов азота в блочном катализаторе автомобильного нейтрализатора.Т.В.Дружинина и др."Сорбция тяжелых металлов хемосорбционными волокнами." В качестве сорбентов использовали модифицированные волокна с азот- и серосодержащими активными группами. Аминирование привитых цепей волокна прводили полиэтиленполиамином с целью получения сорбентов, способных к реакциям комплексообразования. Сорбция меди волокнами обеспечивает стопроцентную степень извлечения из разбавленных растворов, причем обнаружена селективность к ионам меди в случае растворов, содержащих также кобальт и никель. М.В.Аркинд и др."Адекватная квалиметрия экологической безопасности объекта техники." Предлагается альтернативная система контроля за состоянием окружающей среды по уровню жизнеспособности организма или популяции, подверргшихся воздействию вредного фактора. Т.Н.Бурдейная и др. "Очистка промышленных газовых выбросов от оксидов азота на новых механо-химических катализаторах." Предлагают проводить активацию катализаторов путем совместного помола компонентов при оптимальной нагрузке и времени помола. Наблюдали смещение температурного максимума селективного восстановления оксида азота пропаном в область более низких температур. Механо-химические образцы катализаторов проявляют также высокую активность при восстановлении оксида азота окисью углерода в присутствии кислорода. О.Б.Бутусов и др."Нечеткое доза-эффект моделирование динамики природной среды в районе промышленных источников химического загрязнения." Разработана информационная технология построения моделей доза-эффект динамики природных систем, включающая этапы: многоатрибутный анализ дозы, нечеткий многоатрибутный анализ эффекта, классификацию показателей эффекта на основании нечетких бинарных отношений, построение групповых интегральных индексов эффекта, нечеткий ГМОД для аппроксимации производных дозы. А.И.Дзисяк и др."Экологически чистая технология сжигания природного газа с применением катализатора". Разработан способ сжигания метана с применением катализатора, обеспечивающий ультранизкое содержание оксидов азота. Вычислительный эксперимент проводили с помощью кинетической модели, включающей 196 реакций между 32-мя реагентами (молекулами, атомами, радикалами).
При температуре ниже 1400 К содержание NO х <10 -5 м.д. и CO < 10 -7 м.д., при этом соотношение воздух-метан составляет ~2. А.А.Игнатов и др."Компьютерные комплексы технико-экономического анализа проектов инженерной защиты природных сред". Для обоснования условий технико-экономической эффективности мероприятий по защите природных сред разработаны комплексы взаимосвязанных критериев технической и экономической оценки проектов инженерной защиты. В качестве примера демонстрируется комплекс проектирования работ при радиационном обследовании территории, загрязненной аварийным выбросом радионуклидов. Д.А.Казенин и др."Моделирование воздействия источника загрязнения в водоносном горизонте". Сделана попытка смоделировать возможное воздействие помещенного в водоносный горизонт источника химического, биологического или радиационного загрязнения в виде цилиндрического тела с постоянной концентрацией загрязнения на его поверхности. Задача определения полного потока загрязнения в окружающую среду в условиях стационарного обтекания и ширины зоны в фильтрационной среде за телом, в пределах которой концентрация загрязнений меньше нормы, сведена к решению простейшего параболического уравнения с граничным условием первого рода. В.Г.Калыгин и др."Химико-технологические системы подготовки вторичного использования отходов и продукции силикатных производств". Выявлены приоритетные направления экобиозащитных технологий вторичного использования стеклобоя и стекловолокнистых материалов (в 2000 году в Москве 160 тыс.т.): эндо- экзотермический и механохимический способы переработки. При этом цвет и химический состав не являются ограничительными признаками. П.С.Новиков и др."Эквивалентная электрическая схема озонатора на барьерном разряде." Разработана электрическая модель барьерного разряда для последующего компьютерного анализа. С использованием программ моделирования аналого-цифровых устройств Micro CAP6 по модели рассчитаны электрические характеристики озонаторов различных конструкций. Ю.Г.Пикулин и др. "Обезвоживание нефтесодержащего осадка на барабанных вакуум-фильтрах". Исследования способствовали выбору типа фильтровальной ткани для конкретного оборудования, показали возможность увеличения производительности вакуум-фильтра, позволили определить оптимальные концентрации реагентов, добавляемых перед фильтрацией, показали целесообразность предварительной обработки сточных вод перед фильтрацией с целью удаления нефтепродуктов,в частности, из твердой фазы, аккумулирующей их на своей поверхности. М.Г.Шмелев и др. "Центробежный комбинированный пылеуловитель." Предлагают высокоэффективный аппарат для очистки газовоздушных выбросов, который представляет альтернативу известным системам, состоящим из отдельных аппаратов сухой и мокрой очистки. Высокая эффективность сочетается с низким уровнем энергозатрат и малыми габаритами. Степень очистки от частиц со средним медианным диаметром 10 мкм составляет 98%.
3. Экологические проблемы предприятий химической и смежных отраслей промышленности. Д.А.Баранов и др." Разработка установки улавливания выбросных газов от углеводородов". В разработанной установке используется: адсорбция паров углеводородов из паровоздушной смеси в адсорбционной колонне при температуре -15 - -20 град., десорбция с отделением углеводородов и возвратом адсорбента. Новые высокоэффективные горизонтальные адсорбционные устройства и специальные теплообменники позволили снизить габариты, металлоемкость и стоимость. Размеры установки для "усредненной" АЗС не превышают 1,5х 1,0 х1,2 м. В.В.Иванов и др."Управление токсичными отходами и организация производства по их обезвреживанию и переработке." Рассмотрены результаты деятельности ГУП "Промотходы" по сбору на предприятиях Москвы и обезвреживанию токсичных отходов с получением ряда товарных продуктов. Это дало возможность не повышать цены на прием отходов и ввести систему льгот для предприятий, сдающих большие объемы отходов. А.А.Абросимов и др."Экологические проблемы нефтеперерабатывающего производства." Разработана методология комплексного подхода к решению проблемы экологической безопасности, включающая следующие этапы: анализ экологической опасности и оценка риска современного НПЗ; разработка методов повышения уровня безопасности производства на базе совершенствования технологических процессов и реконструкции оборудования; организация производства новых топлив с улучшенными характеристиками; совершенствование автоматизированной системы управления производством, технологическими процессами и разработка системы управления качеством окружающей среды и экологической безопасностью. О.Н.Кулиш и др."Новая технология очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота. "Разработан гомогенно-гетерогенный процесс, представляющий сочетание некаталитического высокотемпературного и каталитического низкотемпературного восстановления оксидов азота продуктами термического разложения карбамида. Эффективность при любом режиме работы теплового агрегата близка к 100%. Процесс может применяться на всех агрегатах, использующих органическое топливо. Т.В.Савицкая и др. "Создание экологически чистых и безопасных химических производств с использованием новых информационных технологий. "Для повышения безопасности химических производств предложено использовать новый тип интеллектуальных автоматизированных систем - интегрированные автоматизированные системы управления (ИАСУ), объединяющие в единую структуру информационно-моделирующие и управляющие системы, программные комплексы и технические средства сбора и передачи данных на базе локальных вычислительных сетей. Информационное и программное обеспечение двух предложенных ИАСУ реализовано в виде двух комплексов программных средств и использовано для анализа и оценки экологического риска МосНПЗ и Новомосковской акционерной компании "Азот." А.Ю.Белянкин и др. "Непрерывный процесс переработки отходов пиридинового производства в низшие алкилпиридины и пиридин на гетерогенном катализаторе." Создан катализатор гидродеалкилирования для переработки отходов пиридиновых производств в низшие алкилпиридины и пиридин с повышенной селективностью и выходом. При 300 - 400 град. и 1 - 10 атм. "пиридиновая смола", содержащая 70 масс. % алкилпиридинов с молекулярной массой более 140, превращается с селективностью до 70% и конверсией ~ 80%.Основные продукты: метил-, диметил- и метилэтилпиридины. Катализатор работает 20 - 50 часов и выдерживает более 20 циклов термической регенерации. И.Н.Дорохов и др."Системный подход к созданию экологически безопасного гальванического производства." Исходя из результатов анализа современного состояния проблемы создания экологически безопасного гальванического производства (ГП) предложена обобщенная функционально-операторная схема рационального варианта ГП, отвечающего современным требованиям экологичской безопасности и экономичности.
Моделирование показало, что рациональная организация самого ГП, а не улучшение очистки уже образовавшихся стоков, является перспективным направлением в создании экологически безопасных ГП. В.А.Листов и др." Подход к проектированию систем дистанционного сбора и обработки информации для задач экологического мониторинга и управления." Сформулированы подходы к решению проблемы автоматизированного сбора и обработки информации для задач экологического мониторинга и управления химико-технологических процессов. В.Н.Новожилов и др."Восходящий прямоток в трубах переменного диаметра." Предложен аппарат для процессов обмена жидкость - газ с изменяющимся по высоте размером сечения трубы, состоящий из трех (или более) участков. В первом и последнем осуществляется режим устойчивого восходящего прямотока, в среднем скорость газа находится в области захлебывания. В таком аппарате гидродинамический режим характеризуется умеренными пульсациями и может поддерживаться как угодно долго. М.Г.Хаметова "Экологическая безопасность процессов экструзионной переработки полимеров." Разработан метод расчета безопасных технологических режимов экструзионной переработки полимеров, позволяющий получать требуемое качество при высокой производительности оборудования в экологически чистых условиях труда. А.И.Чулок и др." Информационные методы оптимизации технологии очистки и регенерации отработанных смазочных материалов." Для оптимизации технологии очистки и регенерации маслоэмульсионных стоков создана автоматизированная информационно-поисковая система АИПС-СМ, ядром которой является информационно-математическое обеспечение, используемое для моделирования, анализа и прогнозирования зависимостей: химическая структура компонентов смазочных материалов (СМ) - экологические свойства рецептур; исходное сырье и реагенты - выход целевого и побочных (экологически опасных) продуктов; схемы очистки и регенерации СМ - экологические и технико-экономические показатели эффективности обезвреживания отработанных СМ.
Рыночная экономика обрушилась на нашу страну в конце ХХ Века, как лавина, резко и неожиданно. Тогда за короткий промежуток времени открылись зарубежные рынки товаров и капитала. Реагируя на это обстоятельство, стали массово создаваться новые банки, страховые компании и кооперативы. Государственная машина , регулируя новые процессы в экономике, полностью поменяла порядок бухгалтерского учёта, правила валютного контроля, таможенное регулирование.
Вконтакте
В такой общей ситуации (в то время) в стране, естественным образом проявился дефицит кадров с соответствующим новой реальности образованием. Скачкообразно вырос спрос на специалистов в области финансов, кредита, юриспруденции, бухгалтерского учёта и так далее.
Ранее популярные инженерные специальности в вузах стали терять свою привлекательность. Абитуриенты бурными потоками потянулись на экономические специальности. Высшие учебные заведения нашей страны (в том числе технические), подстраиваясь под веяние времени, массово открывали соответствующие факультеты для подготовки экономистов, юристов, бухгалтеров.
За прошедшее с тех пор время, а это уже более 20 лет, выпущенными вузами «во взрослую жизнь» оказались миллионы специалистов с высшим образованием в вышеперечисленных областях. Безусловно, большинство из них трудоустроено и по сей день . Но в последнее время, с учётом нарастающего технического прогресса, все более стала ощущаться нехватка именно инженерного персонала, профессионалов в вопросах производства и строительства. Как следствие, возникла необходимость в специалистах по техносферной безопасности.
Кто он, специалист по техносферной безопасности?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно разобраться в терминологии.
Современный человек с целью наиболее комфортного пребывания видоизменяет среду своего обитания с помощью технических средств (машин и механизмов) и техногенных объектов (дороги, аэропорты, водоканалы, гидроэлектростанции, здания и другие). Часть биосферы, которая подверглась такому преобразованию называется техносферой.
Таким образом, специалист по техносферной безопасности это человек , обладающий набором профессиональных знаний и навыков, с помощью которых он может:
- обеспечить безопасную деятельность людей в окружающей среде по формированию комфортной для жизни техносферы;
- используя современные методы контроля и прогнозирования, а также передовые технические средства, обеспечить сохранность жизни и здоровья человека;
- обеспечить сохранность окружающей среды от последствий деятельности человека, минимизируя его техногенное воздействие на природу.
Техносферная безопасность и природообустройство — это связанные друг с другом понятия, но не одно и то же. Природообустройство – это мероприятия по целенаправленному изменению свойств природных объектов с целью повышения их потребительской стоимости и более эффективному использованию земельных ресурсов.
Где и кем сможет работать специалист по техносферной безопасности
Прежде чем, ответить на вопрос: где можно получить специальность по техносферной безопасности, необходимо понять, нужно её получать или нет. А для этого надо предварительно выяснить, где сможет работать будущий выпускник, и как будет называться его профессия.
В настоящее время специалисты по техносферной безопасности сильно востребованы. К дате окончания обучения в вузе и получения диплома о высшем образовании, обычно у выпускников не стоит выбор: кем и где им работать, так как они это уже знают.
Ещё во время прохождения производственной практики большинство будущих дипломированных специалистов получают предложения о дальнейшем трудоустройстве. Вариантов, где начать свою трудовую карьеру, у них немало.
Это могут быть, как государственные (МЧС, Рострудинспекция, Министерство природных ресурсов и другие), так и частные («Аэрофлот», «Русал», «Мегаполис» и другие) структуры, по следующим видам деятельности (по профессиям):
- инженер по технике безопасности;
- инженер по пожарной безопасности;
- инженер по промышленной безопасности;
- инженер по экологической безопасности;
- инженер по техническому надзору;
- инженер по охране труда и технике безопасности;
- менеджер (аналитик, эксперт) по безопасности и рискам;
- инспектор государственного надзора и контроля;
- спасатель;
- инженер-эколог;
- и другие.
Как видно из перечня, выбор вариантов будущей профессии очень широк. С дипломом по специальности техносферная безопасность , кем работать, ещё надо выбрать.
По видам деятельность можно разделить на следующие три группы:
- научно-исследовательскую;
- проектно-конструкторскую;
- управленческую.
Вакансии и зарплата
Количество сложных в техническом исполнении проектов, которые были реализованы или ещё реализуются в нашей стране только в последние годы резко выросло по сравнению с тем, что возводилось ещё лет 20 назад. Среди них:
Список можно продолжать. При реализации каждого подобного проекта привлекаются десятки и сотни специалистов по техносферной безопасности. Вакансии всегда есть, главное условие – готовность к командировкам. Если такой готовности нет, то надо смотреть варианты трудоустройства в технологической компании или научно-исследовательской организации.
Вопрос оплаты собственного труда является весьма актуальным для всех категорий работающих граждан. Если посмотреть в интернете популярные сайты по поиску вакансий, то можно увидеть (достаточно забить в поиске: вакансии техносферная безопасность), что уровень ежемесячной компенсации специалиста (бакалавра) по техносферной безопасности, в среднем, составляет от 30 до 40 тысяч рублей. При этом в Москве он поднимается до 70 тысяч. А в регионах «вилка» составляет от 20 до 60 тысяч рублей.
Где можно получить образование по техносферной безопасности и формы обучения
В соответствии с Общероссийским классификатором специальностей по образованию (ОКСО) специальность «Техносферная безопасность» имеет следующие кодовые обозначения:
- 20.03.01 – квалификация бакалавр;
- 20.04.01 – квалификация магистр;
- 20.06.01 – квалификация для аспирантуры.
Для желающих получить образование по вышеназванной специальности свои двери открыло несколько вузов Москвы, среди которых:
Как видно из вышеприведённого перечня, обучение производится в технических вузах на инженерных факультетах. Например, в МГТУ им.Н.Э. Баумана кафедра «Экология и промышленная безопасность» открыта на факультете «Энергомашиностроение».
Обучение студентов производится на базе среднего образования 11 классов и на очной форме занимает четыре года. Возможно, поступление на вечернее или заочное отделение, учёба на которых занимает пять лет.
Для поступления требуется сдать экзамен на математике , русскому языку и физике или химии (на усмотрение вуза).
Какие предметы изучают в ВУЗе будущие специалисты
По направлению техносферная безопасность вузы преподают студентам, как основные (базовые) дисциплины для всех технических вузов (инженерная физика, начертательная геометрия, механика, теплофизика, гидрогазодинамика, электроника и электротехника), так и специальные предметы (надзор и контроль в сфере безопасности, медико-биологические основы безопасности, управление техносферной безопасностью и другие).
Заключение
Специалисты по техносферной безопасности высоко востребованы в современном мире ввиду важности профессии. Работа не подразумевает сидение в душном офисе «от звонка до звонка» и будет интересна молодым людям, ведущим активный образ жизни. Технический прогресс позволяет реализовывать все более сложные проекты, и у настоящих профессионалов-специалистов есть шансы участвовать в этом процессе.
Инженерная защита окружающей среды заботится о сохранности природы и ресурсов. Сотрудники службы проходят обучение и затем занимаются обеспечением охраны заповедных территорий, лесов, рек и воздуха.
Описание специальности
Специальность позволяет подготовить профессионалов, которые позаботятся о том, чтобы жизнедеятельность человека не оказывала негативного влияния на состояние природы. Защита экологии основывается на возможностях удовлетворения потребностей человека без вреда для естественной среды обитания.
Инженеры-экологи следят за влиянием отходов и выбросов на состояние экологии, предпринимают меры по обеспечению безопасности и сохранности природы, ресурсов.
Задачи для выпускников
Перед выпускниками-экологами ставится ряд задач, которые они должны выполнить на благо человечества.
Экологические задачи:
- решение проблем при помощи внедрения современных технологий;
- анализ и составление прогноза экологической обстановки в будущем;
- пропаганда сохранения природы;
- моделирование экосистем;
- восстановление разоренных заповедников, лесов, парков;
- создание программ по защите экологии.
Деятельность сотрудников осуществляется на территории региона, государства или в международном сообществе экологов.
Применение знаний на практике: современные методы охраны природы и ее ресурсов
Работать экологи могут внутри одного государства или в международной ассоциации. Профессия важна для будущего планеты. Перед выпускниками ставится две задачи:
- выявление источников загрязнения;
- уничтожение источников загрязнения.
Инженерная защита использует биотехнику, которая помогает избавляться от загрязнений.
Инженеры-экологи устанавливают специальную технику, которая позволяет:
- утилизировать сточные воды;
- очистить водоемы от неорганического мусора;
- восстановить почвы после воздействия ядов и тяжелых металлов;
- окислить растительные отходы;
- очистить воздух.
Специальное оборудование защищает природу от деятельности человека, сохраняет ее для потомков. В обязанности эколога входит активная пропаганда восстановления естественной среды обитания диких животных, высадка искусственных лесов, экологическое воспитание будущего поколения.
Природоохранные мероприятия можно классифицировать по двум основным направлениям: 1) мероприятия, проводимые с целью предотвращения негативных воздействий на окружающую среду; 2) мероприятия, направленные на ликвидацию последствий вредных воздействий.
Инженерные природоохранные мероприятия делят на две группы.
Мероприятия, снижающие выброс загрязняющих веществ и уровень вредных воздействий:
– совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных и безотходных технологий;
– изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов (удаление серы из топлива, переход с угля на нефть или газ, с бензинового топлива на водородное и др.);
– установка очистных сооружений с последующей утилизацией улавливаемых отходов;
– комплексное использование сырья и снижение потребления ресурсов, производство которых связано с загрязнением среды;
– научно-исследовательские и научно-технические разработки, результаты которых делают возможным и стимулируют внедрение перечисленных выше мер – разработка стандартов на качество окружающей природной среды, оценка экологической емкости экосистем, проектирование новых технологий, создание системы эколого-экономических показателей хозяйственной деятельности и др.
Мероприятия, позволяющие снижать степень распространения загрязняющих веществ и других вредных воздействий:
– строительство высоких и сверхвысоких труб, выпусков сточных вод различных конструкций для оптимизации условий их разбавления и др.;
– нейтрализация выбросов, их захоронение и консервация;
– доочистка используемых ресурсов перед поступлением потребителю (установка кондиционеров и воздуховодов для очистки воздуха в помещениях, метро, очистка водопроводной воды и др.);
– устройство санитарных охранных зон вокруг промышленных предприятий и на водных объектах, озеленение городов и поселков;
– оптимальное расположение промышленных предприятий и автотранспортных магистралей (с учетом гидрометеорологических факторов) для минимизации их отрицательных воздействий;
– рациональная планировка городской застройки с учетом розы ветров и шумовых нагрузок и др.
Большое значение имеет рациональное распределение средств между двумя рассмотренными направлениями. Если 10 – 20 лет назад во многих отраслях предпочтение часто отдавалось более дешевым и эффективным с позиций отдельного района мероприятиям второй группы, то теперь чаще применяются мероприятия первой группы.
Стратегические мероприятия – это разработка ресурсосберегающих, мало- и безотходных технологий. Инженерным идеалом должна стать безотходная технология.
Однако трудно представить, например, оборотное водоснабжение в коммунальном хозяйстве, особенно при сбросе огромных объемов бытовых сточных вод. Поэтому совершенствование технологий очистки вредных выбросов в атмосферу и сточных вод еще долгое время будет оставаться проблемой первостепенной важности.
Рассмотрим в качестве примеров некоторые принципиальные схемы очистки выбросов в атмосферу и сточных вод, а также размещения, детоксикации и утилизации твердых отходов.
Очистка газовых выбросов в атмосферу . 85 % всех загрязнений атмосферы – загрязнение твердыми веществами (пыли различного состава и происхождения). Для очистки газовых выбросов от пыли обычно используют ее осаждение в гравитационном, центробежном, электрическом или акустическом полях, методы абсорбции, хемосорбции и реагентные. Очистка чаще всего осуществляется в аппаратах – циклонах (рис. 12).
Рис .12. Цилиндрический циклон
Газовый поток вводится через входной патрубок внутрь корпуса и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы на стенке циклона образуется пылевой слой.
Отделение пыли от газа происходит за счет поворота газового потока в бункере на 180°. Очищенный от пыли газовый поток образует вихрь и покидает циклон через выходную трубу.
Для фильтрования газов от пыли используют различные фильтры: тканевые, с набивкой или с насыпным фильтрующим слоем, электрофильтры. Электрофильтры – наиболее совершенные аппараты для очистки газов от частиц пыли и тумана. Процесс очистки основан на так называемой ударной ионизации газа в зоне разряда. Загрязненные газы, поступающие в электрофильтр, частично ионизированы за счет внешних воздействий. При достаточно большом напряжении, подаваемом на электроды, в электрическом поле движение ионов и электронов настолько ускоряется, что, сталкиваясь с молекулами газа, они ионизируют их, расщепляя на положительные ионы и электроны. Образовавшийся поток ионов ускоряется электрическим полем, и реакция повторяется (наступает лавинообразный процесс). Этот процесс называется ударной ионизацией. Электрофильтры обычно делают с отрицательными электродами, при этом положительно заряженные частицы под действием электростатических, аэродинамических сил и силы тяжести осаждаются. Периодическая очистка фильтра достигается встряхиванием электродов. В промышленности используют несколько типов конструкций сухих и мокрых электрофильтров. В зависимости от формы электродов различают трубчатые и пластинчатые электрофильтры (рис. 13).
Рис. 13. Пластинчатый электрофильтр
Очистка выбросов от газообразных токсичных примесей осуществляется с использованием:
1) абсорбции (лат. absorptio –- всасывание, растворение) – промывки выбросов жидкими растворителями;
2) хемосорбции – промывки растворами реагентов, химически связывающими примеси;
3) адсорбции (лат. adsorbere – поглощение) – поглощения примесей твердыми активными веществами;
4) химических превращений примесей в присутствии катализаторов (каталитических методов).
При абсорбции поглощающую жидкость (абсорбент) выбирают в зависимости от растворимости в ней удаляемого газа, температуры и его парциального давления. Например, для удаления из технологических выбросов аммиака NH 3 , хлороводорода HCI или фтороводорода HF целесообразно в качестве абсорбента применять воду, так как растворимость этих газов в воде велика – сотые доли грамма на 1 кг воды. В других случаях можно применять раствор серной кислоты (для улавливания водяных паров) или вязкие масла (для улавливания ароматических углеводородов) и др.
Хемосорбция основана на поглощении газов реагентами с образованием малолетучих или малорастворимых соединений. Примером может служить очистка газовоздушной смеси от сероводорода с применением мышьяково-щелочного реагента:
H 2 S + Na 4 As 2 S 5 O 2 = Na 4 As 2 S 6 O + H 2 O
Регенерация раствора производится окислением его кислородом, содержащимся очищенном воздухе:
Na 4 As 2 S 6 O + O 2 = 2 Na 4 As 2 S 5 O 2 + 2S
В этом случае побочным продуктом является сера. Могут применяться и другие реагенты и иониты . Иониты – это твердые вещества, способные обмениваться ионами с фильтруемыми через них жидкими или газообразными смесями. Это или природные материалы (цеолиты или глины), или синтетические полимеры (смолы). Например, при фильтровании газовой смеси, содержащей аммиак NH 3 , через влажный ионит катионного типа (катионит) происходит присоединение аммиака NH 3 к катиониту:
R–H + NH 3 → R–NH 4
Подобные реакции происходят и при удалении диоксида серы SO 2 из газовой смеси с помощью ионитов анионного типа (анионитов):
R–CO 3 + SO 2 → R–SO 3 + CO 2
R–OH + SO 2 → R–HSO 3
Регенерация ионитов осуществляется промывкой их водой, слабыми растворами кислот (для катионитов), щелочей или содой Na 2 CO 3 (для анионитов).
Адсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси твердыми веществами. При физической адсорбции молекулы адсорбента не вступают в химическое взаимодействие с молекулами газовой смеси. Требования к адсорбентам: большая адсорбционная способность, селективность (лат. selectio – выбор, отбор), химическая инертность, механическая прочность, способность к регенерации, низкая стоимость. Наиболее распространенные адсорбенты – активные угли, силикагели, алюмосиликаты. С увеличением температуры адсорбционная способность снижается. На этом свойстве основан процесс регенерации, которую осуществляют либо нагревом насыщенного адсорбента до температуры выше рабочей, либо продувкой его горячим паром или воздухом.
Каталитические методы очистки газов основаны на использовании катализаторов, ускоряющих химические реакции. В последние годы каталитические методы применяются для нейтрализации выхлопных газов автомобилей, т. е. превращения токсичных оксидов азота NO и углерода СО в нетоксичные: газообразный азот N 2 и диоксид углерода СО 2 . При этом используют различные катализаторы: медно-никелевый сплав, платину на глиноземе, медь, никель, хром и др.:
Очистка сточных вод. В зависимости от типа процессов, протекающих в очистных сооружениях, различают механическую, физико-химическую и биологическую очистку сточных вод. На очистных сооружениях образуются большие массы осадков, которые подготавливают к дальнейшему использованию: обезвоживают, сушат, обезвреживают и обеззараживают. После очистки, перед сбросом в водоемы, сточные воды должны обеззараживаться с целью уничтожения патогенных микроорганизмов.
Механическая очистка предназначена для задержания нерастворенных примесей. К сооружениям для механической очистки относятся: решетки и сита (для задержания крупных примесей), песколовки (для улавливания минеральных примесей, песка), отстойники (для медленно оседающих и плавающих примесей) и фильтры (для мелких нерастворенных примесей). Специфические загрязнения производственных сточных вод удаляются с помощью жироловок, нефтеловушек, масло- и смолоуловителей и др. Механическая очистка – это, как правило, предварительная ступень перед биологической очисткой. В некоторых случаях можно ограничиться механической очисткой: например, если небольшое количество сточных вод сбрасывается в очень мощный водоем, или, если вода после механической очистки повторно используется на предприятии. При механической очистке удается задерживать до 60 % нерастворенных примесей (рис.14).
Рис.14. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод
Физико-химические методы очистки применяются, в основном, для производственных сточных вод. К этим методам относятся: реагентная очистка (нейтрализация, коагуляция, озонирование, хлорирование и др.), сорбция, экстракция (лат. extrahere – извлекать), эвапорация (лат. evaporatio – выпаривание), флотация, электродиализ и др.
Наибольшее распространение находят методы реагентной очистки с применением коагулянтов, в качестве которых используют сернокислый алюминий AI 2 (SO 4) 3 , хлорное железо FeCl 3 , сернокислое железо Fe 2 (SO 4) 3 , известь СаСО 3 и др. Соли-коагулянты способствуют укрупнению частиц, образуя хлопья, что делает возможным дальнейшее осаждение и фильтрование мелких нерастворенных, коллоидных и частично растворенных примесей. В ряде случаев физико-химическая очистка обеспечивает такое глубокое удаление загрязнений, что последующая биологическая очистка не требуется (рис.15).
Рис.15. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод
Биологическая очистка сточных вод основана на использовании микроорганизмов, которые в процессе своей жизнедеятельности разрушают органические соединения, т.е. минерализуют их. Микроорганизмы используют органические вещества в качестве источника питательных веществ и энергии. Сооружения биологической очистки условно делят на два типа: сооружения, в которых процессы протекают в условиях, близких к естественным, и те, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях. К первым относятся поля фильтрации и биологические пруды, ко вторым – биофильтры и аэротенки.
Поля фильтрации – это земельные участки, искусственно разделенные на секции, по которым равномерно распределяется сточная вода, фильтрующаяся через поры грунта. Профильтрованная вода собирается в дренажных трубах и канавах и стекает в водоемы. На поверхности почвы образуется биологическая пленка из аэробных микроорганизмов, способных минерализовать органические вещества.
Биологические пруды – это специально созданные неглубокие водоемы, где протекают естественные биохимические процессы самоочищения воды в аэробных (кислородных) и анаэробных (бескислородных) условиях. Насыщение воды кислородом происходит вследствие естественной атмосферной аэрации и фотосинтеза, но может применяться и искусственная аэрация.
Биофильтры – сооружения, в которых создаются условия для интенсификации естественных биохимических процессов. Это резервуары с фильтрующим материалом, дренажем и устройством для распределения воды. Сточная вода с помощью распределительных устройств периодически разливается по поверхности загрузки, профильтровывается и отводится во вторичный отстойник. На поверхности фильтра постепенно созревает биопленка из различных микроорганизмов, которые выполняют ту же функцию, что и на полях фильтрации, т. е. минерализуют органические вещества. Отмершая биопленка смывается водой и задерживается во вторичном отстойнике.
Аэротенк – это резервуар, в который поступают сточная вода (после механической очистки), активный ил и воздух. Хлопья активного ила представляют собой биоценоз аэробных микроорганизмов-минерализаторов (бактерий, простейших, червей и др.). Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов необходима постоянная аэрация (продувка воздухом) воды. Из аэротенка сточная вода в смеси с активным илом поступает во вторичные отстойники, где ил осаждается. Основная масса его возвращается в аэротенк, а вода подается в контактные резервуары для хлорирования – обеззараживания (рис. 16).
Рис.16. Технологическая схема станции с биологической очисткой сточных вод
Обеззараживание является заключительным этапом обработки сточных вод перед сбросом в водоем. Наибольшее распространение получил способ дезинфекции воды путем хлорирования газообразным хлором С1 2 или хлорной известью CaCl(OCI). Применяют также электролизные установки для получения гипохлорита натрия NaClO из поваренной соли NaCl. Возможно обеззараживание и другими бактерицидными веществами.
Обработка осадков, образующихся в процессе очистки сточных вод, производится с целью снижения их влажности и объема, обеззараживания и подготовки к утилизации. На решетках задерживаются грубые отбросы (тряпки, бумага, остатки продуктов и пр.), которые вывозят на свалки или после дробления направляют в специальные сооружения. Песок из песколовок поступает на песковые площадки для обезвоживания, а затем вывозится и используется по назначению. Для обработки осадков из отстойников используют самостоятельную группу сооружений: иловые площадки, метантенки, аэробные стабилизаторы, установки для обезвоживания и сушки. Наиболее широко распространены метантенки.
Метантенки – это герметически закрытые резервуары, где анаэробные бактерии в термофильных условиях (t = 30 – 43°С) сбраживают сырой осадок из первичных и вторичных отстойников. В процессе брожения выделяются газы: метан СН 4 , водород Н 2 , углекислый газ СО 2 , аммиак NH 3 и др., которые могут затем использоваться для разных целей.
Осадки сточных вод, выгружаемые из метантенков, имеют влажность 97 % и неудобны для утилизации. Для уменьшения их объема применяют обезвоживание на иловых площадках или вакуум-фильтрах, центрифугах и других сооружениях. В результате обезвоженный осадок уменьшается в объеме в 7 – 15 раз и имеет влажность 50 – 80 %.
Сжигание осадков применяется, если они не подлежат другим видам обработки и утилизации. Мировой опыт показывает, что 25 % образующихся на очистных сооружениях осадков используется в сельском хозяйстве, 50 % размещается на полигонах и около 25 % сжигается. В связи с ужесточением санитарных требований к качеству осадков, уменьшается возможность использования их в сельском хозяйстве. Специалисты все больше обращаются к сжиганию осадков.
Выбор оптимальной технологической схемы обработки осадков сточных вод зависит от их свойств, химического состава, количества, климатических условий, наличия территорий для иловых площадок и других факторов.
| Предыдущая |
65. Инженерная защита окружающей среды
Основными направлениями инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий являются внедрение ресурсной технологии, биотехнологий, утилизации и детоксикации отходов, а главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют 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.
Другой путь, например создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Основная причина загрязнения биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов.
Новейший вид инженерной защиты - это внедрение биотехнологических процессов, основанных на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов :
1) утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
2) биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
3) микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
4) компостировании;
5) создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.
Инженерная защита атмосферного воздуха предусматривает применение на предприятиях сухих пылеуловителей - циклонов, пылеосадительных камер или мокрых пылеуловителей - скрубберов, а также фильтров - тканевых, зернистых или высокоэффективных электрофильтров.
66. Отходы производства, их размещение, детоксикация и реутилизация
Промышленные отходы - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении каких-либо работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.
Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в разных местах России, во многих случаях обусловлены негативным воздействием так называемых опасных отходов. В России к опасным относят около 10% всей массы твердых отходов. Среди них металлические и гальванические шламы, отходы стекловолокна, асбестовые отходы и пыль, остатки от переработки кислых смол, дегтя и гудронов, отработанные радиотехнические изделия и т.д. Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним из опасных свойств - токсичностью, взрывчатостью, инфекционностью, пожароопасностью и т.д. Наибольшую угрозу для человека и всей биоты представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности. В первую очередь - это отходы, в составе которых присутствуют радиоактивные изотопы, диоксины, пестициды, бензапирен и некоторые другие вещества.
По данным специалистов-экологов, только на территории России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов составляет 1,5 млрд кюри, что равняется тридцати Чернобылям.
Жидкие радиоактивные отходы (РАО) в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые - в спецхранилищах. В нашей стране по данным на 1995 г. уровень заполнения емкостей и складов для РАО на АЭС составил более 60%, а к 2004 г. - 95%. Накопление радиоактивных отходов на российских флотах неуклонно повышается, особенно после запрещения в 1993 г. сброса РАО в море. На ряде предприятий Минатома (ПО «Маяк», Сибирский химический комбинат) и других жидкие низко и среднеактивные РАО хранятся в открытых водоемах, что может привести к радиоактивному заражению обширных территорий в случае внезапных стихийных бедствий - наводнений, землетрясений, а также проникновения радиоактивных веществ в подземные воды.
Диоксины - синтетические органические вещества из класса хлоруглеводородов.
Отходы металлургического производства используются или в дорожном строительстве, или для изготовления строительных шлакоблоков.Реутилизация - это повторная (иногда многократно) последовательная переработка образовавшихся ранее отходов.Детоксикация отходов - освобождение их от вредных компонентов на специализированных установках.
