Локация, изоляция и герметизация источников загрязнения, обезвреживание и захоронение токсичных отходов, очистка выбросов и сточных вод

Введение

Актуальность темы исследования. Загрязнение планеты мусором – одна из важных экологических проблем. Причины его появления разные, но главная из них – деятельность человека. Мусор загрязняет окружающую среду и ухудшает качество жизни. Он состоит из пищевых отходов, пластика, содержит металлы, стеклянную тару и макулатуру. Мусор содержит большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, ядохимикаты из бытовых растворителей и красок, которые наносят ущерб здоровью населения и загрязняют окружающую среду.
Цель данной работы – рассмотреть локацию, изоляцию и герметизацию источников загрязнения, обезвреживание и захоронение токсичных отходов, очистку выбросов и сточных вод.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:- изучить локализацию, изоляцию и герметизацию источников загрязнения;
- охарактеризовать обезвреживание и захоронение токсичных отходов;
- рассмотреть очистку выбросов и сточных вод.

1. Локация, изоляция и герметизация источников загрязнения

Загрязнение – это попадание в окружающую среду вещества или энергии, свойства, местонахождение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
Многие экологические проблемы, существующие сегодня, являются результатом неразумной деятельности человека.
Развивающиеся промышленное производство, энергетика, сельское хозяйство могут при несоблюдении экологических требований сильно загрязнять окружающую среду.Источник загрязнения – локальный, региональный или более обширный источник образования или поступления любого вида загрязнения применительно к определенной территории (месту) и расположенным на ней объектам живой и неживой природы (рис. 1).center4782820Рисунок 1 

2. Классификация источников загрязнения

Локализация источников загрязнения включает в себя изоляцию и герметизацию источников материального загрязнения, экранирование и поглощение энергетических загрязнений, утилизацию отходов производства.
Изоляция и герметизация источников материального загрязнения осуществляется с помощью специальных укрытий, в состав которых входит технологическое оборудование, выделяющее загрязняющие вещества (например, покрасочные камеры, укрытия для гальванических ванн, транспортировка сыпучих материалов под вакуумом и др.), замена фланцевые соединения элементов оборудования с применением сварных прокатных, бесшовных сварных трубопроводов, придающие герметичность (ртутонепроницаемость) полов и др.

3. Обезвреживание и захоронение токсичных отходов

Токсичные отходы – это мусор, содержащий вредные вещества, которые могут привести к различным заболеваниям человека или негативным воздействиям на окружающую среду.
Обезвреживание и захоронение токсичных промышленных отходов является экологической необходимостью. Обезвреживание и захоронение осуществляются на специальных полигонах, которые предусмотрены при разработке планов и проектов территорий, расположенных вблизи крупных городов.Определение «обезвреживание отходов» означает устранение или снижение вредного воздействия на человека. Нейтрализованные остатки можно использовать в дальнейшем производстве. Это позволяет экономить финансовые ресурсы и убирать мусорные свалки.
Существует несколько способов обезвреживания токсичных промышленных отходов в зависимости от их агрегатного состояния и химического состава.Сжигание (термическое обезвреживание). Этот метод считается наиболее высокотехнологичным. Он подходит практически для всех видов отходов. Под воздействием высоких температур нейтрализуются токсичные вещества, а газы очищаются до безопасного состояния. При этом в процессе рециркуляции высвобождается энергия, которую в дальнейшем можно использовать для обогрева зданий и выработки электроэнергии. После сжигания объем отходов уменьшается до 96%. Эта технология позволяет перерабатывать многие фармацевтические, химические, биологические и бытовые отходы.
Механическое обезвоживание. Этот метод применяется к токсичным отходам, из которых необходимо удалить жидкость. Осуществляется с помощью специальных фильтров, центрифуг, прессов и вакуумных насосов. Преимуществом обезвоживания в центрифугах является простота и экономичность технологии. Еще один менее затратный вариант – утилизация на иловых площадках.
Наряду с этими методами также популярны:
- кондиционирование реагентами (например, облучение или замораживание),
- пиролиз углеродистых веществ. Технология заключается в переработке отходов под действием высоких температур без доступа кислорода. Продукт первичной переработки может быть реализован в качестве промышленного топлива.
Химическая очистка – на основе реагентов, разлагающих токсичные отходы. Применение химикатов осуществляется преимущественно в жидкой или газообразной среде. В результате этого метода ядовитые вещества превращаются в другие элементы, более устойчивые и менее опасные. Кроме того, многие сложные соединения можно превратить в более простые и безопасные.
Физическая и химическая нейтрализация. Этот метод используется для обезвреживания твердых промышленных отходов. Для этого используется электрический ток, под действием которого токсичные вещества расщепляются и переходят в безвредное состояние. В некоторых случаях необходимо добавлять дополнительные химикаты.Биологическая утилизация. Принцип этого метода заключается в обезвреживании отходов с помощью микроорганизмов.
Захоронение – это изоляция опасных отходов, не подлежащих дальнейшему использованию в хранилищах или на полигонах. Метод утилизации относится к токсичным материалам и отходам, которые нельзя утилизировать или использовать повторно.
Существует два основных типа захоронения: поверхностное и подземное.
Подземные захоронения – шахты, пустоты, колодцы, старые нефтепромыслы и другие выработки – используются в основном для размещения опасных и радиоактивных отходов.
Наземные захоронения различных типов используются для размещения бытовых и строительных отходов, а также промышленных отходов с точно зафиксированным низким содержанием токсичных компонентов (рис. 2).Рисунок 2 – Виды наземных захоронений отходов:A — отвальный тип захоронения; Б — захоронение на склонах; В — захоронение в котлованах; Г — захоронение в подземном бункере; 1 — отходы; 2— гидроизоляция; 3— бетон
Захоронения отвального типа имеют следующие преимущества:
• захоронение находится на поверхности земли;
• есть хорошая возможность контролировать уплотнение укладываемого материала;
• отвод воды происходит без использования насосов;
• налажен хороший контроль за состоянием дренажных систем.
Размещение твердых отходов производства на полигонах, получившее в настоящее время наибольшее распространение в нашей стране, может рассматриваться лишь как временная мера их захоронения, так как большая часть этих отходов разлагается крайне медленно. При этом из сферы возможного полезного использования изымаются тысячи тонн ценного вторичного сырья.
Отходы, размещаемые на полигоне токсичных промышленных отходов, могут содержать химические вещества различной степени токсичности, быть легковоспламеняющимися, иметь различные физико-химические свойства, находиться в жидком, пастообразном или твердом состоянии. При смешивании таких отходов степень потенциальной опасности может резко возрасти из-за изменения их свойств. Поэтому отходы, поступившие на полигон токсичных промышленных отходов, необходимо сначала обезвредить доступными методами (вплоть до сжигания в специальных установках на полигоне) или хотя бы снизить степень их опасности, а затем захоронить без смешения отходов разных классов.
Наиболее распространенным способом предварительной обработки отходов является смешивание отходов с различными материалами (отвердителями, эмульгаторами, адсорбентами или абсорбентами), связывающими токсичные вещества и снижающими риск попадания этих компонентов в окружающую среду. Для этих целей применяют известь, известь с цементом, песчано-цементную смесь, расплавленное стекло, составы, состоящие из цемента, летучих смол и плавленых силикатов; лигнин может быть использован в качестве абсорбента таких токсичных веществ, как фенолы, полиароматические углеводороды, хлорированные углеводороды, тяжелые металлы.
Особо опасные промышленные отходы вывозятся на полигон в герметичных металлических контейнерах и закапываются в глубокие ямы. Помимо технологического паспорта, с каждой партией высылается два акта: в одном подтверждается герметичность упаковки тары, в другом указывается наименование отходов, их количество и причины списания.

4. Очистка выбросов и сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако работает медленно. Пока промышленные и бытовые сбросы были небольшими, сами реки справлялись с ними. В наш индустриальный век из-за резкого увеличения отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость нейтрализовать, очистить сточные воды и утилизировать их.Очистка сточных вод – очистка сточных вод с целью уничтожения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнений представляет собой сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве, есть сырье (сточные воды) и готовая продукция (вода очищенная).Способы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, но при их совместном применении способ очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредоносности примесей.
Суть механического метода заключается в удалении механических примесей из сточных вод путем отстаивания и фильтрации. Крупные частицы в зависимости от их размера улавливаются решетками, решетами, песколовками, септиками, навозоуловителями различной конструкции, а поверхностные загрязнения - маслоуловителями, бензомаслоуловителями, отстойниками и т. д. Механическая очистка позволяет изолировать из хозяйственно-бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых, как ценные примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязняющими веществами и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химическая очистка обеспечивает снижение нерастворимых примесей до 95% и растворимых примесей до 25%.При физико-химическом методе очистки из сточных вод удаляют тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушают органические и слабоокисленные вещества, из физико-химических методов чаще всего применяют коагуляцию, окисление, сорбцию, экстракцию и др. Также широко используется электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в специальных установках – электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцово-медных заводах, лакокрасочных и некоторых других производствах.
Загрязненные сточные воды также обрабатывают ультразвуком, озоном, ионообменными смолами и высоким давлением, хорошо себя зарекомендовало хлорирование.
Среди методов очистки сточных вод важную роль должен играть биологический метод, основанный на использовании законов биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Существует несколько видов устройств биологической очистки сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит активным началом в биофильтрах.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротанки — это огромные железобетонные резервуары. Здесь принцип очистки – активный ил от бактерий и микроскопических животных. Вся эта живность бурно развивается в аэротенках, чему способствует органика сточных вод и избыток кислорода, поступающего в конструкцию потоком подаваемого воздуха. Бактерии слипаются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиконосцы, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, поедая бактерии, не срастающиеся в чешуйки, омолаживают бактериальную массу ила.
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для обеззараживания применяют и другие физико-химические методы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.).Биологический метод дает отличные результаты при очистке городских сточных вод. Он также используется при очистке отходов нефтеперерабатывающих заводов, целлюлозно-бумажной промышленности и производства искусственных волокон.
Загрязнение атмосферы – проблема, характерная для любого крупного города. Подсчитано, что от 50 до 80% загрязнения в крупных городах приходится на автомобили. Пути решения проблемы загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом – совершенствование конструкции двигателей, переход на экологически чистые виды транспорта, рациональная организация движения и т. д. Рассмотрим методы очистки промышленных газовых выбросов.
Этапы и методы очистки газовых выбросов в основном аналогичны этапам и методам, применяемым для очистки сточных вод, конечно, с некоторыми особенностями.
Первым этапом очистки газообразных выбросов является удаление (улавливание) из них твердых частиц. На этом этапе применяют методы, основанные на использовании центробежных и гравитационных сил (циклоны - мокрые золоуловители), фильтрующей способности некоторых материалов (рукавные фильтры), а также на действии электрического поля (электростатические пылеуловители). Циклоны улавливают частицы загрязняющих веществ за счет действующей на эти частицы центробежной силы, которые оседают на поверхности водной пленки, стекающей по стенкам циклона под действием силы тяжести. Степень очистки от твердых частиц в циклонах составляет 95 - 96 %. Существуют также сухие золоуловители, принцип действия которых основан на использовании сил инерции. Степень очистки от твердых частиц в таких устройствах достигает 92 – 95 %.
На следующем этапе оставшиеся загрязнения либо адсорбируются в специальных устройствах, либо подвергаются деструкции, после чего очищенный воздух попадает в атмосферу. Разложение осуществляется либо сжиганием загрязнителей, либо каталитическим или плазменным разложением.

Заключение
Таким образом, цель и задачи данной работы достигнуты, можна сделать следующие выводы:
1) Локализация источников загрязнения включает в себя изоляцию и герметизацию источников материального загрязнения, экранирование и поглощение энергетических загрязнений, утилизацию отходов производства. Изоляция и герметизация источников материального загрязнения осуществляется с помощью специальных укрытий.
2) Обезвреживание и захоронение токсичных промышленных отходов является экологической необходимостью. Обезвреживание и захоронение осуществляются на специальных полигонах, которые предусмотрены при разработке планов и проектов территорий, расположенных вблизи крупных городов.
3) Очистка сточных вод – очистка сточных вод с целью уничтожения или удаления из них вредных веществ. Способы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, но при их совместном применении способ очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Пути решения проблемы загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом – совершенствование конструкции двигателей, переход на экологически чистые виды транспорта, рациональная организация движения и т.д.

Список использованной литературы
В чем проблема захоронения токсичных отходов? - https://mestoprozhivaniya.ru/zakhoronenie-toksichnykh-otkhodov/ (дата обращения: 14.08.2022).Данилов-Данильян, В. И. Экология : учебник и практикум для академического бакалавриата / Н. Н. Митина, Б. М. Малашенков ; под ред. В. И. Данилова-Данильяна. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 363 с. Кондратьева, О.Е. Экология: учебник и практикум для вузов / О.Е. Кондратьева. – М.: Юрайт, 2022. – 283 с.Корытный, Л. М. Экологические основы природопользования : учеб. пособие для СПО / Л. М. Корытный, Е. В. Потапова. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 374 с.Основные методы очистки промышленных выбросов и сточных вод, безотходные и малоотходные технологии. - https://cyberpedia.su/14x8194.html (дата обращения: 14.08.2022).