Стратегические мероприятия - это разработка ресурсо­сберегающих и малоотходных технологий, которые долж­ны стать инженерным идеалом. 1 страница

Под экономическим ущербом, наносимым окружаю­щей среде, понимают фактические и возможные убытки, причиняемые в результате ухудшения ее качества, и до­полнительные затраты на компенсацию этих убытков и восстановление природной среды.

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Необходимо различать затраты: на предотвращение ущер­бов и на компенсацию убытков. Затраты по предотвраще­нию вредных воздействий (строительство очистных сооружений, изменение технологии, предварительное удаление серы и других вредных соединений из топлива, нейтрализация стоков и др.) ведут к снижению экономического ущерба и не относятся к категории самого ущерба.

Социальный, моральный, эстетический ущербы сегодня практи­чески не оцениваются. Поэтому расчетный экономический ущерб всегда занижен по отношению к реально существующему.

Факторы, формирующие экономический ущерб, делят­ся на три группы: факторы влияния, восприятия и состояния.

Факторы влияния - это уровень и характер антропогенных воздействий. Например, в случае загрязнения атмосферного воздуха - это концентрация и степень опасности вредных ве­ществ; технические особенности источника выбросов (скорость и температура газов на выходе, высота трубы и др.); климатичес­кие и топологические особенности и т. д. При шумовом загряз­нении - это уровень и частота звуков, при термальном - измене­ние температуры воды водоема и т. п.

Факторы восприятия - это основные объекты, попадающие в зону влияния и воспринимающие негативные воздействия: насе­ление, коммунальные хозяйства, городские застройки, сельскохо­зяйственные и лесные угодья, основные фонды промышленности, транспорта, связи, природные экосистемы и др.

Факторы состояния - это экономические показатели, исполь­зуемые для перевода изменений в обществе и природе в стоимост­ные оценки. Основные из них: стоимость единицы продукции, производимой одним работником за день; выплаты по больничным листам; стоимость жилищно-коммунального хозяйства и транспор­та на 1000 человек; стоимость единицы утилизированного сырья; потери прибыли от рекреации при разрушении экосистем и др.

подразделяются на методы прямого счета, аналитический и

эмпирический. Первые два метода требуют сбора и обработки огромного объема информации (рис. 11.9).

Рис. 11.9. Схема сбора информации (по О. Ф. Балацкому и др., 1984)

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Метод прямого счета основан на сравнении показателей загрязненного и условно чистого районов.

Аналитический метод базируется на получении математичес­ких зависимостей (многофакторный анализ) показателей сос­тояния экономической системы от качества окружающей среды.

Эмпирический метод заключается в том, что зависимость ущербов от уровня воздействий, полученная двумя первыми мето­дами для частных объектов, обобщается и используется для анало­гичных ситуаций. В результате вырабатывается методика, в осно­ве которой лежат эмпирические оценки удельных ущербов.

Методы прямого счета и аналитический на практике служат лишь инструментом для создания информационной базы при разработке эмпирической методики.

В общем виде принцип расчета определения ущерба у мож­но выразить формулой

(11.12)

где i - вид хозяйственной деятельности; К_i - количество единиц основного расчетного элемента факторов восприятия (1000 чел. - для здравоохранения и коммунального хозяйства, 1 га - для лесного и сельского хозяйства и т. д.); у_i\х) - удельный ущерб, наносимый единице основного расчетного элемента от частного антропогенного воздей­ствия х. В качестве х могут приниматься концентрации вредных веществ, валовые выбросы или другие показатели.

Если в расчетах используются концентрации С, они могут выражаться либо в обычных единицах измерений (г/м³, мг/л, г/кг и т. д.), либо в виде степени отклонения их от ПДК (С/ПДК). Но всегда должно соблюдаться единство методологии и информа­ционной базы. Это означает, что, независимо от используемой методики, результаты для одного и того же предприятия должны быть сопоставимы.

Методики расчета экономического ущерба выбираются в зави­симости от необходимой точности расчетов, размеров региона, технических возможностей и других условий. Они могут разли­чаться по степени учета отдельных факторов и форме построе­ния (рис. 11.10).

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

В качестве примера приведем методику оценки ущерба по валовым атмосферным выбросам, разработанную Сумским филиа­лом Харьковского политехнического института. Методика предус­матривает оценку ущерба от источника загрязнения по трем ингредиентам: пыли, диоксиду серы (S0₂) и оксиду углерода (СО). Удельные ущербы на 1 т загрязняющего вещества задаются по семи зонам средних концентраций, на которые разбивается район, прилегающий к источнику выброса. Расчет ведется по формуле

(11.13)

где y - ущерб по валовым атмосферным выбросам; z - вид загрязняющих веществ [z = 1, 2, 3...k); M_z- суммарное количество z-ro загрязняющего вещества, тыс. т; j- зона средних концентраций загрязняющего вещества z (j = 1, 2, З...л); у_izj - удельный ущерб в j-й зоне на 1000 т загрязняющего вещества z в год, наносимый расчетной единице факторов восприятия (локальные ущербы здоровью населения, коммунальному, сельскому и лесному хозяйствам, промышленности и др.); R_izj- количество расчетных единиц факторов восприя­тия, попадающих в /ю зону загрязнения z.

В отечественной практике накоплен опыт оценки удельных ущербов. Получены показатели ущерба на 1 т выбросов для предприятий черной металлургии, медеплавильных и коксохими­ческих производств. Существуют оценки удельных ущербов в теплоэнергетике и алюминиевых производствах. Разрабатывают­ся методы оценки удельных ущербов для других предприятий на единицу материальных и энергетических ресурсов при выбросах в атмосферный воздух и водные объекты.

Так, на основании данных, полученных на 38 объектах чер­ной и цветной металлургии, сделана оценка экономического ущерба от промышленных загрязнений по стадиям производства и потребления металлопродукции: геологоразведка - 2 % (нару­шение массива пород, загрязнение ландшафта и т. п.); добыча руд - 20 % (изъятие угодий, загрязнение территорий, водного и воздушного бассейнов и т. д.); обогащение руд - 20 % (те же нарушения); переработка сырья - 50 % (то же); обработка металлов и получение продукции - 5 %; использование металло­продукции - 1 %.

Прогнозирование экономических ущербов основывается на зависимостях показателей удельных локальных ущербов от факторов влияния и состояния в базовом году и тенденций их изменения. Прогностический расчет выполняется по формуле

(11.14)

Формулу можно использовать для ретроспективных (лат. retroospicera -глядеть назад) и межрегиональных расчетов.

Однако объем знаний, которым мы располагаем сегодня, не позволяет учесть зависимости факторов в будущем, что предоп­ределяет необходимость использования в прогнозах зависимос­тей базового периода. Поэтому возможный горизонт прогнози­рования составляет около 20 лет. Однако во всех случаях все издержки, связанные с решением проблемы загрязнения и дегра­дации окружающей среды, необходимо включать в рыночную стоимость товаров и услуг.

Экономическая эффективность природоохранных ме­роприятий определяется на основании анализа деятельности в базовом году одного предприятия или целой отрасли. Частично эффект природоохранных мероприятий находит отражение в улучшении показателей предприятия: утилизируется ценное сы­рье, улучшаются условия труда, снижаются заболеваемость и текучесть кадров, повышается производительность труда и т. д. Но основная часть экономического эффекта мероприятий выхо­дит за отраслевые рамки.

Экономическая эффективность технических природоохран­ных мероприятий (очистные сооружения, безотходные техноло­гии и др.) оценивается, прежде всего, по повышению эффектив­ности производства.

Показателем экономической эффективности средозащитных затрат является отношение среднего годового объема полного

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

экономического эффекта к сумме всех эксплуатационных рас­ходов и капитальных вложений, приведенных к одинаковой раз­мерности:

(11.15)

где Э₃ - экономическая эффективность средозащитных затрат; Э.. - экономический эффект от предотвращения локального ущерба ко вида (i= 1, 2, 3... л) на /м объекте (j = 1, 2, 3... m); С_H - годовые эксплуатационные расходы на основные фонды, обеспечившие полный экономический эффект; К_H - капитальные вложения в строительство средозащитных сооружений; Е_H - нормативный коэффициент эффективности капиталовло­жений средозащитного назначения; Н - подстрочный индекс (С_н, К_н, Е_н), означает соот­ветствие нормативам.

Методикой предусматривается и оценка экономической эф-фективности капитальных вложений в природоохранные мероп­риятия (Э_к):

(11.16)

Полный экономический эффект обычно оценивается при­ростом национального дохода, который является конеч­ной целью при реализации средств на защиту окружаю­щей среды.

Он может быть выражен как разность между полными затра­тами на функционирование хозяйственного комплекса с учетом природоохранных мероприятий (3) и существующими затратами (3"). Полные затраты (для сравниваемых вариантов) можно выра­зить суммой затрат на природоохранные мероприятия (3_М) и производственных затрат в подразделениях, на которые распро­страняется эффект от внедрения мероприятия (З_п):

(11.17)

Разность последних слагаемых каждого варианта представля­ет собой снижение экономического ущерба , наносимого хозяйственной деятельности и населению:

(11.18)

Таким образом, прирост национального дохода (ДД) составит

(11.19)

или

(11.20)

где - дополнительные траты на природоохранные мероприятия, приведшие к А у.

В конечном счете полный экономический эффект от затрат на охрану природы можно выразить через снижение эконо-

мического ущерба:

(11.21)

Показателем экономической эффективности сравниваемых вариантов является минимум совокупных годовых эксплуатацион­ных расходов и капитальных вложений:

(11.22)

Значение Е_н для капитальных вложений при отсутствии отрас­левых инструкций принимается равным 0,15.

При проведении мероприятий с долгосрочным эффектом (восстановлении лесных насаждений, рекультивации земель, вос­производстве рыбных запасов и др.) и изменением во времени эксплуатационных расходов и капитальных вложений полные затраты (приведенные к началу расчетного периода) определя­ются по формуле

где К_н - первоначальные капиталовложения в мероприятия; - дополнительные капита­ловложения для обеспечения работы средозащитных сооружений в t-й год эксплуатации (/= 1, 2, 3... t); С_нt - эксплуатационные расходы на основные фонды в t-й год; Е_нп -нормативный коэффициент приведения разновременных затрат (0,08 - для обычных затрат; 0,10 - для затрат на новую технику; 0,03 - затраты на восстановление лесных насаждений и др.), принимаемый в соответствии с отраслевыми инструкциями.

При разработке природоохранных мероприятий на вновь созда­ваемых объектах за базу сравнения рекомендуется принимать показатели лучших из имеющихся решений; при модернизации и реконструкции - показатели данного состояния объекта; при внедре­нии новой техники - характеристики лучшего отечественного или зарубежного технологического оборудования.

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

11.3. Инженерная защита Природоохранные мероприятия окружающей среды 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 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 природ­
ной среды, оценка экологической аккумулирующей емкости эко­
систем, проектирование новых технологий, создание системы
эколого-экономических показателей и нормативов хозяйственной
деятельности и др.

Мероприятия, позволяющие снижать степень распрост­ранения сбрасываемых загрязняющих веществ и других вредных воздействий:

- строительство высоких и сверхвысоких труб для выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу, выпусков сточных вод различ-
ных 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, шумовых нагрузок и др.

Большое значение имеет рациональное распределение средств между двумя рассмотренными направлениями. Если десять-двад-цать 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.

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. Хотя, как отмечают некоторые авторы, большой удельный вес производственных затрат на охрану окружающей среды свидете­льствует о несовершенстве технических решений в производстве. Технология, требующая значительных затрат на очистные соору­жения, в конечном счете должна смениться технологией, более эффективной экономически и более совершенной в экологичес­ком отношении.

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

В задачу дисциплины «Экология» не входит рассмотрение многочисленных инженерных решений защиты элементов окружаю­щей природной среды. Технологические разработки для очистки воздуха, воды, почвы - предмет специальных дисциплин, соответст­вующих направлениям профессиональной деятельности. Мы 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. Для очистки газовых выбросов от пыли обычно используют фильтры или осаж­дение в гравитационном, центробежном, электрическом или акусти­ческом полях; для удаления других веществ - методы абсорбции, хемосорбции и реагентные.

Очистка газовых выбро­сов от пыли осуществляется в циклонах и с помощью фильт­ров.

Циклоны - это аппараты, в которые газовый поток вводится через входной патрубок внутрь корпуса и совершает там враща-тельно-поступательное движение к бункеру. Под действием цен­тробежной силы на стенке об­разуется пылевой слой. Отделе­ние пыли происходит за счет поворота потока на 180°.

Очищенный газовый поток
выбрасывается из циклона че­
рез выходную трубу в атмос­
феру (рис. 11.11). Скорость
осаждения зависит от скорос­
ти вращения газа, диаметра
Рис. 11.11. Цилиндрический циклон частиц и диаметра циклона.

Диаметр циклона определяется допустимой запыленностью газов:

Для фильтрования газов от пыли используют различные филь­тры: тканевые, с набивкой или с насыпным фильтрующим слоем, электрофильтры.

Тканевые фильтры составляют основную группу (табл. 11.6).

Таблица 11.6 Свойства фильтрующих тканей

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, называемый 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 конструк-

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

ций сухих и мокрых электро­фильтров. В зависимости от формы электродов различают трубчатые и пластинчатые элект­рофильтры (рис. 11.12).

Очистка выбросов от га­зообразных вредных при­месей осуществляется с исполь­зованием: 1) абсорбции лат.

absorptio - всасывание, растворение) -

растворения выбросов в жид­ких растворителях; 2) хемо- сорбции - химического свя­зывания примесей растворами реагентов; 3) адсорбции лат.

adsorbere- поглощение) - поглощения
Рис. 11.12. Пластинчатый электрофильтр

примесей твердыми активными веществами; 4) каталитических методов - химических превраще­ний примесей в присутствии катализаторов.

Абсорбция проводится в термических или вакуумных де-сорберах. Узлы абсорбции и десорбции могут быть разных конструкций (рис. 11.13).

Абсорбция зависит от ра­створимости в поглощающей жид­кости удаляемого газа, темпе­ратуры и его парциального дав­ления. Например, для удаления из технологических выбросов ам­миака хлорводорода или фторводорода целесо­образно в качестве абсорбен-та применять воду, так как ра-

Рис. 11.13. Схема абсорбции и десорбции

газов створимость этих газов в воде

велика - сотые доли грамма на 1 кг воды. Для улавливания водяных паров можно применять раствор серной кислоты, а для улавлива­ния ароматических углеводородов - вязкие масла и др. Регенера­ция растворителя, т. е. десорбция из него газов, проводится путем повышения температуры или понижения давления.

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:

Регенерация раствора производится окислением его кислоро­дом, содержащимся в очищенном воздухе:

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 , через влажный ионит катионного типа (катионит) происходит присоединение аммиака к катиониту:

Подобные реакции происходят и при удалении диоксида серы из газовой смеси с помощью ионитов анионного типа

(анионитов):

Регенерация ионитов осуществляется промывкой их водой, слабыми растворами кислот (для катионитов), щелочей или содой (для анионитов).

Последние два метода называют мокрыми. Основной их не­достаток - резкое понижение температуры газов, что приводит к снижению эффективности их рассеивания в атмосфере.

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

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 - активированные 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 и углерода в нетоксичные вещества:

газообразный азот и диоксид углерода При этом

используют различные катализаторы: медно-никелевый сплав, платину на глиноземе, медь, никель, хром и др.:

Очистка сточных вод. Б 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. При необходи­мости сточные воды, прошедшие сооружения полной биологичес­кой очистки, подвергают доочистке. После очистки, перед сбро-

сом в водоемы, сточные воды должны обеззараживаться с целью уничтожения патогенных микроорганизмов.

Механическая очистка предназначена для задержания не-растворенных 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. (рис. 11.14).

Рис. 11.14. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод

Очистные сооружения располагаются по высоте обычно та­ким образом, чтобы вода из одного в другое поступала самоте­ком. Механическая очистка - это, как правило, предварительная ступень перед биологической очисткой. В некоторых случаях

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

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.

Физико-химические методы применяются, в основном, для очистки производственных сточных вод (в случае бытовых стоков их применение ограничено по экономическим соображениям). 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. (рис. 11.15).

Дата добавления: 2014-11-18