В Советском Союзе разработаны принципиальные положения по охране природных богатств страны от загрязнения и истощения, закрепленные в целом ряде законодательных государственных актов. Государственная собственность на все воды в стране создает благоприятные условия для осуществления планового и комплексного их использования с наибольшим народнохозяйственным эффектом, позволяет обеспечить надлежащую охрану вод от загрязнения. Ответственность за загрязнение тех или иных природных ресурсов (воздуха, воды и т. д.) у нас несут министерства, ведомства, предприятия и граждане, по вине которых произошло это загрязнение.
ЦК КПСС и Советское правительство постоянно заботятся об охране природной среды. Так, в 1960 г. Совет Министров СССР принял постановление «О мерах по упорядочению использования и усилению охраны водных ресурсов СССР». В соответствии с этим документом были созданы постоянные органы, осуществляющие государственный контроль за использованием и охраной водных ресурсов.
В дальнейшем эти органы вошли в систему Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР и постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 29 декабря 1972 г. были переименованы в органы по регулированию использования и охраны вод.
Органам водного надзора предоставлены большие права: приостанавливать работу предприятий, цехов и агрегатов, загрязняющих сточными водами водоемы, привлекать виновных должностных лиц к административной ответственности.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ, которые сыграли и играют огромную роль в организации охраны водных источников от загрязнения, также связаны с постановлением Совета Министров 1960 г., поручившим их разработку Минздраву СССР и Минрыбхозу СССР.
Организацию в стране органов надзора трудно переоценить: опыт их работы показал, что она отвечает интересам всего народного хозяйства.
Организованные в соответствии с постановлением Совета Министров СССР 1960 г. бассейновые инспекции взяли на учет промышленные объекты, потребляющие свыше 100 м3 воды в сутки и сбрасывающие сточные воды. Под контролем бассейновых инспекций в настоящее время находится более 95 тыс. промышленных объектов (на 1 января 1972 г. под контролем находилась 81 тыс. предприятий). Работники бассейновых инспекций систематически обследуют состояние водопотребления и водоотведения, обращая особое внимание на совершенствование технологических процессов производства, а также на работу очистных, обезвреживающих и утилизационных цехов. Они сравнивают фактическое состояние работы водоохранных сооружений и достигнутые ими показатели очистки сточных вод с проектными данными, оценивают влияние сточных вод объекта на воду водоема — приемника сточных вод. Совместно с инженерно-техническими работниками предприятий намечаются меры по совершенствованию водоохранных сооружений, повышению их эффективности, устанавливаются сроки их осуществления, за ходом выполнения которых ведется постоянное наблюдение.
Бассейновые инспекции также систематически контролируют строительство водоохранных сооружений и освоение капитальных вложений, отпускаемых государством на эти цели. Их представители включаются в состав государственных приемочных комиссий и в случае нарушения закона накладывают запрет на ввод в эксплуатацию мощностей. В результате проведенной работы, например, в 1971 г. было принято 2018 очистных сооружений из представленных к сдаче 4361. За последние пять лет построено сооружений по очистке сточных вод промышленных предприятий и городов общей мощностью свыше 9,7 млн. м3 в сутки, в том числе на промышленных объектах около 5,2 млн. м3 в сутки.
Полученные в результате проверок промышленных объектов материалы о состоянии водоохранных мероприятий обобщаются, разрабатываются предложения по более полному и четкому их выполнению, которые затем проводятся через соответствующие министерства. Отметим, что в нашей стране объем неочищенных сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, несмотря на общее увеличение водопотребления, из года в год снижается.
В соответствии с постановлением Совета Министров СССР 1968 г. «О мерах по предотвращению загрязнения Каспийского моря» в бассейне Каспийского моря в период 1969–1975 гг. осуществлялось порядка 100 крупных водоохранных мероприятий на предприятиях большого числа министерств и ведомств, в том числе па судах министерств, имеющих флот. Эти мероприятия включают создание очистных сооружений, водооборотных систем, береговых и плавающих станций по очистке балластных вод, сбору льяльных вод, установку судовых сепараторов и т. д.
На Каспийском море эксплуатируются танкеры с изолированным балластом (со специальными не загрязненными нефтью балластными танками). Для приема хозяйственно-бытовых загрязнений судов, мусора и пищевых отходов служат специальные портовые корабли-сборщики. Так, в Астраханском порту суда обслуживаются двумя сборщиками, которые подходят к борту судна и принимают у него отходы. Собранные хозяйственнофекальные воды сдаются для очистки на городские сооружения.
Значительное число мероприятий, предусмотренных постановлением, завершено или близко к завершению, что позволяет сократить сброс антропогенных загрязнений в Каспийское море.
По оценке академика Е. К. Федорова, загрязнение Каспийского моря нефтепродуктами уменьшилось в три раза. Следует отметить, что вопрос предотвращений загрязнения Каспийского моря нефтью осложняется наличием естественных постоянно или периодически действующих подводных нефтегрязевых вулканов — нефтяных или нефтегазовых грифонов. Насколько значительно загрязнение нефтью моря через грифоны, следует из следующего примера. Два естественных грифона, закрытых специальными устройствами в 1971 г., дают до 50–60 т промысловой нефти в сутки.
Для обеспечения постоянного контроля за выполнением постановления по Каспию организовано единое бассейновое управление по охране Каспийского моря.
В результате осуществления мероприятий, предусмотренных специальным постановлением Совета Министров СССР 1969 г. «О мерах по сохранению и рациональному использованию природных комплексов бассейна озера Байкал» в настоящее время разработаны и действуют «Временные правила охраны вод озера Байкал и естественных ресурсов бассейна этого озера». Они регламентируют хозяйственную деятельность в бассейне озера в направлении строгого соблюдения водоохранных мероприятий.
В границах водосборной площади бассейна Байкала определена охранная зона, в которой установлен особо строгий режим использования природных ресурсов.
На Байкальском целлюлозном заводе, о котором в свое время много было выступлений в периодической печати как о загрязнителе озера, построены очистные сооружения, обеспечивающие достаточно высокую степень очистки сточных вод. Достаточно мощные очистные сооружения имеет и Селенгинский ЦПК. Министерствами и ведомствами проведены значительные работы по строительству очистных сооружений на подведомственных предприятиях, сбрасывающих сточные воды в р. Селенгу.
Особо следует отметить огромные работы, проведенные по расчистке русел и рек, впадающих в Байкал, от затонувшей древесины.
336 рек и речек впадают в Байкал. Наиболее крупные из них издавна использовались лесозаготовителями Бурятии для молевого сплава древесины. Работа эта наносила серьезный ущерб природе. Берега рек, вдоль которых располагались многочисленные склады леспромхозов, год от года засорялись древесными отходами. Русла мелели, заиливались. Постепенно Баргузин, Итанца, Ангыр и другие реки утратили нерестовое значение, что во многом способствовало сокращению в Байкале запасов омуля. Вот почему в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О дополнительных мерах по обеспечению рационального использования и сохранению природных богатств бассейна озера Байкал» в качестве одной из первоочередных задач было указано на необходимость полностью прекратить молевой сплав леса и к концу 1975 г. провести тщательную очистку всех бывших сплавных магистралей.
Работа началась сразу же после выхода в свет постановления. Во всех леспромхозах объединения «Забайкал-лес» были созданы специализированные бригады и звенья, оснащенные самой современной техникой. Они извлекали со дна рек топляки, собирали разнесенную по берегам рек древесину. Территории бывших нижних складов вначале очищались от отходов, затем земля вспахивалась и проводился посев трав. В сельскохозяйственный оборот вовлекались сотни гектаров пустовавшей земли.
Уже в конце 1972 г. был подписан акт о полной очистке первой из бывших сплавных магистралей — р. Оны — длиной 133 км. На следующую осень забайкальцы своими глазами увидели, насколько эффективна проводимая работа. Байкальская рыба, в том числе и знаменитый омуль, впервые за последние годы поднялась в верховья Оны на нерест.
С тех пор число спасенных от загрязнения рек с каждым годом увеличивалось. Государственная комиссия подписала последние акты об очистке берегов Байкала и впадающих в него рек от отходов лесосплава.
В 1972 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР принимают постановления «О мерах по предотвращению загрязнений бассейнов рек Волги и Урала неочищенными сточными водами» и «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов».
В постановлении о реках Волге и Урале отмечалось, что за прошедшее пятилетие в их бассейнах создано 670 комплексов очистных сооружений и обезвреживающих устройств общей мощностью по очистке сточных под свыше 3 млн. м3 в сутки, возросли мощности оборотного водоснабжения до 70 млн. м3 в сутки и построены установки по извлечению ценных веществ.
Следует отметить, что намеченные в этом постановлении к строительству очистные сооружения на промышленных предприятиях в настоящее время закончены или в стадии окончания. То же следует сказать и о строительстве городских очистных сооружений.
Это привело к тому, что ощутимыми стали положительные сдвиги по отдельным отраслям промышленности в отношении снижения загрязнения их отходами водоемов.
Особенно значительны эти изменения на новых нефтеперерабатывающих заводах — Рязанском, Пермском, Ново-Ярославском, Ново-Горьковском и др., где наряду с эффективной очисткой сооружений вырос водооборот до 90 % и более и где в результате этого участки водоемов, расположенные ниже предприятий, не испытывают отрицательного влияния отходов производств. Аналогичные достижения имеются и на отдельных нефтехимических заводах, заводах черной металлургии и др.
С большим эффектом работают очистные сооружения на автозаводе г. Тольятти. Успешная работа по очистке сточных вод проведена на Конаковской ГРЭС, размещенной на весьма ответственном участке Волги — Иваньковском водохранилище.
Одним из главных загрязнителей Волги всегда являлся речной транспорт (подсланевые воды). В настоящее время в результате осуществления мероприятий, указанных в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР, большинство волжских судов оборудовано устройствами по сбору подсланевых вод, которые в дальнейшем сдаются для очистки на станции в Ярославле, Горьком, Казани, Волгограде, Куйбышеве, Астрахани. Эти станции работают эффективно, и сейчас можно считать, что этот источник загрязнения реки в значительной степени устранен.
По оценке представителей органов здравоохранения, на отдельных участках р. Волги за последние годы снизилось содержание загрязняющих химических веществ. Однако наметившийся перелом в улучшении санитарного состояния водоемов бассейна Волги носит еще локальный характер. Вот почему выполнение мероприятий, которые разработаны в соответствии с постановлением и направлены на полное прекращение к 1980 г. сброса неочищенных хозяйственно-бытовых сточных вод во всех городах, расположенных в бассейне Волги и Урала, имеет огромное значение.
10 декабря 1970 г. Верховный Совет СССР утвердил «Основы водного законодательства Союза ССР и союзных республик». Этот закон определяет порядок использования вод для нужд населения и народного хозяйства, их охрану от загрязнения, а также обязанности и права предприятий, организаций, учреждений и граждан в области использования водных объектов (реки, озера, пруды и т. д.).
Законном разрешается сброс сточных вод в водные объекты, если этот сброс не приводит к увеличению в них загрязняющих веществ. В соответствии с «Основами» были приняты водные кодексы союзных республик.
В дальнейшем совершенствовании и развитии охраны природы в нашей стране большую роль играет постановление Верховного Совета СССР от 20 сентября 1972 г, «О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов».
Оно предусматривает необходимость совершенствования планирования в интересах охраны природы, повышение ответственности министерств, ведомств, предприятий и организаций за строгое соблюдение законодательства, направленного на подлинно хозяйское отношение к природным ресурсам.
В развитии советского природоохранного законодательства актом огромного значения является издание постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 29 декабря 1972 г. «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов». Основное внимание в нем уделено совершенствованию организации и правовых форм государственного управления в области охраны природы, планированию, финансированию и материально-техническому обеспечению мероприятий по охране природы, развитию научных исследований, воспитанию населения в духе охраны природы. Постановление предусматривает создание общегосударственной службы наблюдения и контроля за уровнем загрязнения атмосферы, почвы и водных объектов.
Советское законодательство об охране природы развивается и совершенствуется. Об этом, в частности, свидетельствует постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по предотвращению загрязнения бассейнов Черного и Азовского морей», «О дополнительных мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов», а также постановления Совета Министров СССР «О мерах по предотвращению загрязнения р. Северский Донец, подземных вод и воздушного бассейна в районе городов Лисичанска, Северодонецка и Рубежное Ворошиловградской области и города Славянска Донецкой области» и «О мерах по усилению охраны от загрязнений бассейна Балтийского моря».
Масштабы хозяйственной деятельности в десятой пятилетке, специфика современных технологических процессов, применяемых в промышленности, в особенности в таких отраслях, как металлургия и химия, делают необходимым проведение специальных мероприятий по охране окружающей среды. На эти цели в большинстве отраслей промышленности предусматриваются крупные ассигнования. Только прямые вложения в области охраны природы на десятую пятилетку составляют 11 млрд. руб. (народнохозяйственным планом на 1976 г. на эти цели было предусмотрено 1,7 млрд. руб.).
В Советском Союзе вопросы обеспечения охраны воздуха и поверхностных вод от загрязнений решаются следующими министерствами и ведомствами.
Госплан СССР с 1974 г. обеспечивает разработку мероприятий по охране природы (включая воду и воздух) и выделение их самостоятельным разделом в народнохозяйственных планах. В составе центрального аппарата Госплана организован Отдел охраны природы.
Государственный комитет Совета Министров СССР по науке и технике (ГКНТ) совместно с отраслевыми министерствами и ведомствами осуществляет разработку и утверждение планов научных исследований по вопросам рационального использования природных ресурсов и охраны природы (включая воду и воздух); координацию деятельности в этой области и финансирование важнейших научно-исследовательских работ.
При ГКНТ организован Междуведомственный научно-технический совет по комплексным проблемам охраны окружающей природной среды и рациональному использованию природных ресурсов. Совет рассматривает вопросы состояния контроля и надзора в области охраны окружающей среды, предложения по установлению норм и правил по ее охране, разрабатывает с участием министерств и ведомств СССР и Советов Министров союзных республик предложения, направленные на улучшение и использование природных ресурсов, определяет основные научно-технические проблемы в области охраны окружающей природной среды и т. д. Совет является научно-консультативным и научно-координационным органом.
В аппарате ГКНТ для решения вопросов руководства и управления в области охраны внешней среды создан отдел природопользования и защиты окружающей среды.
Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства (Госстрой СССР), являясь союзнореспубликанским органом, осуществляет руководство разработкой нормативных документов по проектированию и строительству сооружений для водоснабжения, канализации, очистки и обеззараживания сточных вод и сооружений для очистки вредных выбросов в атмосферу. Госстрой СССР контролирует выполнение проектными и строительными организациями нормативных требований по полноте очистки промышленных и бытовых стоков, а также защиты атмосферы от вредных промышленных выбросов.
Таким образом, деятельность государственных комитетов в области планирования развития народного хозяйства, строительства и руководства наукой ориентирована на решение задач охраны окружающей природной среды (в том числе водных ресурсов и атмосферы).
К специализированным общегосударственным органам по охране водных ресурсов и атмосферы следует отнести: Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР (Минводхоз СССР), Министерство здравоохранения СССР (Минздрав СССР), Министерство рыбного хозяйства СССР (Минрыбхоз СССР) и Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды СССР.
Минводхоз СССР имеет в своем составе Главное управление по охране вод и Главное управление комплексного использования водных ресурсов страны. Он осуществляет государственный контроль за рациональным использованием вод, а также проведением мероприятий по охране водоемов от загрязнения, засорения и истощения, подготавливает сводные планы охраны вод по основным бассейнам поверхностных и подземных вод. Представители министерства следят и за соответствием проектов требованиям водоохраны.
Приказы и инструкции этого министерства, касающиеся вопросов использования и охраны вод, обязательны для всех предприятий, учреждений и организаций, независимо от их ведомственной принадлежности.
В систему Минводхоза СССР входят бассейновые, республиканские, областные и зональные инспекции по использованию и охране вод вместе с гидрохимическими лабораториями. Последние (в соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 29 декабря 1972 г.) выполняют функции органов по регулированию использования и охране вод, предусмотренные Основами водного законодательства Союза ССР и союзных республик. Если требования этих органов не выполняются, им предоставлено право штрафовать ответственных лиц на сумму 50 руб.
Минздрав СССР, обеспечивая развитие и санитарно-эпидемическое благополучие в стране, осуществляет контроль за проведением санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемических мероприятий, направленных на ликвидацию и предупреждение загрязнения водоемов и атмосферы.
Минрыбхоз СССР наряду с обеспечением промысловой добычи рыбы и ее переработки осуществляет также надзор за состоянием рыбохозяйственных водоемов и осуществлением мероприятий по предотвращению их загрязнения.
Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды СССР через свою систему станций и постов контролирует уровень загрязнения водных объектов и атмосферы.
Существующая система охраны природы (воды и воздуха) в настоящее время обеспечивает стоящие перед ней задачи. Однако не вызывает никакого сомнения необходимость ее дальнейшего и принципиального усовершенствования.
Следует подчеркнуть, что охрана природы — дело всенародное. И поэтому особенно важна здесь общественная инициатива. Много делается в направлении охраны вод и воздуха городов от загрязнения через организации Всесоюзного общества охраны природы. К делу охраны природы привлекается молодежь через ВЛКСМ. На территориях областей и отдельных республик проводятся смотры состояния водоохранных мероприятий. Недостатки, имеющие место на отдельных предприятиях в части выполнения водоохранных мероприятий, широко обсуждаются на страницах местной и центральной печати.
«Социализм немыслим, невозможен без дружбы с природой… Серьезно, очень серьезно подумайте об этом в Госплане», — так говорил, по свидетельству Г. М. Кржижановского, Владимир Ильич Ленин в один из солнечных дней 1922 г., обратив внимание на дым, валивший из труб первой московской электростанции.
Иностранцы, приезжающие в Москву, отмечают чистоту ее воздуха, поражаются зеленому наряду нашей столицы, однако перенять московский опыт им не под силу. Частная собственность на землю не дает возможности вести городское хозяйство комплексно, с перспективой на десятилетия.
Сообщения прессы о загрязнении воздуха в крупнейших городах мира еще раз подчеркивают преимущество нашей социалистической системы, неуклонно и последовательно осуществляющей завет В. И. Ленина о необходимости держать воздух в городах чистым.
Жизнь на земной поверхности развивалась на дне огромного воздушного океана — атмосферы. Масса атмосферы оценивается в 5*1015 т. Атмосфера — смесь газов, называемая воздухом. Человек может прожить несколько недель без пищи, несколько дней — без воды, но не может прожить и нескольких минут без воздуха. В среднем человек потребляет в сутки около 25 кг воздуха. От качества воздуха зависит очень многое — состояние лесов и парков, флора и фауна зон отдыха, урожайность полей. Охрана воздушного бассейна от загрязнения, вызываемого автомобильным транспортом, у нас в стране осуществляется по ряду направлений.
Одним из таких направлений является развитие общественного городского транспорта. Его работа организуется так, чтобы он двигался быстрее, был удобнее и дешевле, чем индивидуальный транспорт. В решении транспортной проблемы большое место отводится развитию в крупных городах страны линий метрополитена. И здесь нельзя не вспомнить призыв одного из мэров Лос-Анджелеса — поменьше пользоваться частными автомобилями. Призыв, конечно, разумный, но как добраться из дома на работу и с работы домой, если общественного транспорта в городе, по существу, нет (положение, характерное для всех городов США).
Всем хорошо известно, что создание автомобильных «пробок» сопровождается резким ухудшением атмосферы в местах их возникновения. Для того чтобы свести к минимуму их образование, проводят ряд мероприятий, в том числе ограничивают количество автомобилей, въезжающих в город (автотрасса вокруг Москвы, объезд Подольска и т. д.), и разрабатывают более прогрессивные системы уличного движения.
Автомобилестроителями с целью снижения концентрации вредных веществ в выхлопных газах рассматриваются новые конструкции двигателей. Так, Центральным научно-исследовательским и автотранспортным институтом (НАМИ) создано принципиально новое устройство для уменьшения загрязнения автомобилями атмосферы токсическими веществами.
Известно, что при «подтормаживании» автомобиля, которое в условиях города водителями осуществляется часто, в воздух выбрасывается наибольшее количество угарного газа, не сгоревших углеводородов и других крайне вредных веществ.
Приспособление во время торможения двигателя или при резком уменьшении числа оборотов автоматически соединяет впускную трубу с атмосферой с одновременным прекращением подачи топлива в цилиндр. Как только чрезмерное разрежение во впускной трубе снизится, восстанавливается нормальное условие работы мотора. Применение изобретения сокращает общий вредный выброс автомобилями окиси углерода на 25–40 %, других вредных веществ — в несколько раз!
Не менее заманчива и перспектива, при которой вместо двигателей внутреннего сгорания будут использоваться электродвигатели. При таком решении вопроса нет никаких выхлопных газов и, следовательно, загрязнения воздуха. Подсчитано, что при переводе внутригородского транспорта на электропоезда на каждые 100 тыс. пассажиров-миль можно было бы уменьшить выброс в атмосферу окиси углерода на 8 тыс. т, углеводородов — на 1,6 тыс. т и особо ядовитых азотных окислов — на 320 т.
Создание электромобилей — сложная научно-конструкторская проблема. Главная трудность заключается в том, что пока нет достаточно емкого автономного источника электроэнергии.
Первые практические результаты могли наблюдать москвичи в часы праздничного шествия 7 ноября 1975 г., когда электромобили проехали по Красной площади. Это были переоборудованные УАЗы, с которых сняли обычные моторы, коробки передач, бензобаки, а взамен поставили электродвигатели, аккумуляторы и полупроводниковые приборы-преобразователи. У этого вида транспорта большое будущее.
Нужно отметить, что разработка различных конструкций электромобилей ведется во многих городах страны, что дает уверенность в том, что в ближайшие годы в Советском Союзе появятся образцы этих машин, отобранные для серийного производства.
Следует указать также и на использование сжиженного газа (пропана и бутана) в качестве топлива для автомобилей вместо бензина, при котором уменьшается загрязнение воздушного бассейна выхлопными газами, так как в этом случае из выхлопной трубы автомобиля выбрасывается меньше токсичных газов (например, окиси углерода почти в три раза меньше). В 1975 г. государственная комиссия одобрила производство баллонового такси «ГАЗ-24-07»: газобаллоновый автомобиль получил путевку в жизнь. Уже спустя год в Москве на сжиженном газе работало 35 тыс. легковых, грузовых автомобилей и автобусов. Появились они и во многих других городах страны.
Вторым серьезным источником загрязнения воздуха в городах является отопление. И эта проблема также не решается однозначно.
Прежде всего огромное значение для снижения загрязнения атмосферы городов имеет перевод промышленных и коммунальных котелен на «бездымный» топливоприродный газ.
Огромны успехи нашей страны в деле использования природного газа!
В ряде случаев для снижения загрязнения атмосферы признается целесообразным осуществить вывод за пределы города или перевод на другие виды продукции промышленных предприятий. Например, в Москве это коснулось более 300 предприятий. Работа в этом направлении продолжается и затронет еще многие предприятия и цеха, вредные в санитарно-гигиеническом отношении. Следует подчеркнуть, что размещение в городах новых предприятий или расширение существующих происходит только после того, как будет установлено, что они не станут источником загрязнения воздуха (воды) в городе.
Существенное значение в решении рассматриваемой проблемы приобретают крупные ТЭЦ, позволяющие закрыть множество небольших производственных и коммунальных котелен, каждая из которых имеет сравнительно невысокую дымовую трубу и изрядно загрязняет небо. Хорошим примером может служить ТЭЦ-8 г. Москвы, обслуживающая десятки предприятий и жилищно-эксплуатационных контор близлежащих районов города.
За первую половину 70-х годов в Москве газифицировано более 1500 промышленных и коммунальных объектов, ликвидировано более 4 тыс. мелких котельных. На московских предприятиях эксплуатируется свыше 7 тыс. пылегазоулавливающих установок.
Бескомпромиссная борьба объявлена всем необоснованным выбросам в атмосферу, производимым промышленными предприятиями.
На металлургических и нефтехимических заводах сооружаются сернокислотные цехи, сырьем для которых служат загрязняющие раньше небо «бросовые» газы, содержащие сернокислый ангидрид. Все чаще сообщается о гашении факелов, горевших днем и ночью на нефтехимических предприятиях. Так, сооружение эффективных каталитических установок для очистки отходящих газов от окислов азота на Невинномысском химическом комбинате привело к тому, что над трубами предприятия уже нет «лисьих хвостов».
Подобные «спутники» были у Омского нефтеперерабатывающего комбината. В результате переоборудования факельных хозяйств погасли все четыре промышленные факела. Таких примеров много. На Новолипецком металлургическом заводе газ, остающийся после конверторного производства, служит сырьем для производства удобрений. На коксохимических заводах внедряются процессы бездымного тушения кокса.
Или вот еще пример. На Запорожском титано-магниевом комбинате много сделано для того, чтобы воздух над городом стал чистым. На комбинате построены две трубы высотой 80 и 120 м для смешения вредных заводских выбросов с воздухом высоко над землей[4]. Это мероприятие сняло загазованность территории завода и прилегающей местности. На заводе завершается переход на безотходную технологию, при которой вещества, ранее выбрасывавшиеся в атмосферу, пускаются в дело.
…Тополевые аллеи шагают вдоль цехов. Пахнут свежестью только что политые клумбы. И это на территории крупного металлургического предприятия. Ни копоти, ни дыма.
Однажды на заводе появился техасский бизнесмен, президент фирмы «Америкэн магнезиум компани» Р. Уиллер. Он был крайне взволнован: фирма закрыла на неопределенный срок свой магниевый завод в г. Снайдер — предприятие отравляло атмосферу, выделяло хлор. Уиллер ознакомился с существующей технологией, приобрел лицензию, а также необходимое оборудование. Более того, запорожские специалисты ездили в Техас для оказания технической помощи в монтаже, пуске и отладке оборудования.
Безотходная технология дает возможность по-хозяйски распорядиться сырьем и вместе с тем внести вклад в защиту природы. Существующие методы очистки промышленных газов не всегда могут обеспечить достаточную степень очистки. Кроме того, до сих пор не имеется дешевых и надежных методов очистки от сернистого газа и окислов азота, необходимые исследования в этом плане проводятся.
Для очистки газов от газовых примесей применяется три основных процесса: абсорбция жидкостью, адсорбция твердым веществом и каталитическое превращение вредных веществ в другие соединения.
Абсорбционные процессы — наиболее распространенный способ очистки газов. В них используются явления различной растворимости газов, химические реакции, когда в абсорбционной жидкости (обычно вода) применяются такие реагенты, которые образуют с улавливаемым компонентом химические соединения (рис. 1).
Адсорбционные методы очистки газов основаны на способности мелкопористых адсорбентов (активные угли, силикагели, алюмогели, неолиты, пористые стекла и т. п.) улавливать из газовой фазы при соответствующих условиях те или иные вредные компоненты.
Основу каталитических методов очистки или обезвреживания газов составляют прежде всего каталитические превращения вредных газообразных веществ в безвредные вещества, непосредственно выбрасываемые в атмосферу пли используемые непосредственно в производстве.
Задача очистки газов от пыли или капель в промышленности основывается на применении инерционной сепарации, мокрой очистки (промывки) газов, фильтрации через различные пористые слои и перегородки, электрическое осаждение.
Чаще всего применяются комбинации двух или трех из перечисленных методов очистки: вначале осуществляется грубая очистка, при которой улавливаются более крупные частицы, затем — тонкая очистка с улавливанием более мелких частиц.
При инерционной сепарации осаждение взвешенных твердых частиц происходит благодаря их инерции, возникающей при изменении направления или скорости аэродисперсного потока в аппаратах, называемых циклонами (рис. 2). Эффективность осаждения частиц здесь тем выше, чем крупнее частицы и больше возникающие ускорения.
Рис. 1. Схема скруббера для очистки газа от загрязняющих веществ
А — газ; Б — очищенный газ; В — раствор газа в жидкости
Рис. 2. Циклон — аппарат для осаждения взвешенных частиц
А — газ; Б — очищенный газ; В — пыль
Мокрая очистка (промывка) газов является разновидностью инерционного осаждения. Промывная жидкость используется для удаления частиц из газового потока.
Очистка газа от твердых или жидких взвесей осуществляется путем просасывания его через ту или иную твердую пористую среду, образованную из нитей, волокон, зерен и самой осажденной пыли. Кроме инерции, здесь могут играть роль броуновская диффузия частиц, эффект касания, иногда ситовой эффект. Особое место занимают фильтрационные устройства, использующие ультратонкие полимерные волокна с электростатическим зарядом (ткани Петрянова). Эти фильтры приближаются к абсолютным, однако, к сожалению, не регенерируются и поэтому применяются в основном для фильтрации очень слабо запыленных газов.
Рис. 3. Электрофильтр
А — газ; Б — очищенный газ; В — пыль; 1 — осадочный электрод; 2 — коронирующий электрод; 3–4 — провода
Электрическое осаждение основано на электрическом притяжении к заряженной осадительной поверхности частиц. Электрическое осаждение реализуется в различных электрофильтрах, в которых, как правило, зарядка и осаждение частиц происходят совместно (рис. 3).
Аппаратами газоочистки, электрическими и рукавными фильтрами ежедневно улавливается огромное количество обогащенных руд черных и цветных металлов, обожженного клинкера, цемента и золы. Вот один из характерных примеров. Пыль, казалось бы, — непременный спутник цементного производства. На заводе «Большевик» в г. Вильске были усовершенствованы пылеулавливающие фильтры; коэффициент их полезного действия возрос с 65 до 99 %. Прежде на заводской территории не приживались ни деревья, ни цветы. Сейчас корпуса утопают в зелени.
Применяются и многие другие технические приемы, позволяющие заметно оздоровить воздух городов. В этом направлении огромное значение имеет внедрение на предприятиях новых технологических процессов, исключающих загрязнение атмосферного воздуха. Так, в Москве такая работа ведется на многих промышленных предприятиях.
Существенное значение в решении проблемы снижения загрязнения атмосферы городов имело также установление санитарных предельно допустимых концентраций более чем для 160 вредных веществ. Предельно допустимые концентрации для некоторых из них приведены в табл. 4.
В стране осуществляется санитарный контроль за эффективностью работы газоочистных сооружений путем отбора санитарно-эпидемиологическими станциями проб атмосферного воздуха и последующего их анализа на загрязняющие ингредиенты. В случае выявления загрязнения атмосферного воздуха, превышающего предельно допустимые концентрации, санитарно-эпидемиологические станции предъявляют предприятиям требования для устранения загрязнения атмосферы.
Таблица 4
Загрязняющие вещества | Формула | Предельно допустимая концентрация, мг/м3 | Класс опасности | |
---|---|---|---|---|
максимально-разовая | среднесуточная | |||
Окись углерода | СО | 3,0 | 1,0 | 4 |
Окислы азота | N2O5 | 0,085 | 0,085 | 2 |
Пыль нетоксичная | — | 0,5 | 0,15 | 3 |
Сернистый ангидрид | SO2 | 0,5 | 0,05 | 3 |
Сероводород | H2S | 0,008 | 0,008 | 2 |
Сероуглерод | CS2 | 0,03 | 0,005 | 2 |
Сажа (копоть) | — | 0,15 | 0,05 | 3 |
Серная кислота | H2SO4 | 0,3 | 0,1 | 2 |
Свинец и его соединения (кроме тетраэтилсвинца) | Pb | — | 0,0007 | 1 |
Фенол | C6H5—OH | 0,01 | 0,01 | 3 |
Хлор | Cl2 | 0,1 | 0,03 | 2 |
На ряде производств выбросы в атмосферу носят нерегулярный, иногда «залповый», т. е. кратковременный, характер. Это особенно опасно при неблагоприятных метеорологических условиях. Сейчас разработана методика прогноза опасных условий загрязнения воздуха. В тех городах, где прогнозирование осуществляется сравнительно длительное время, уже заметно эффективное снижение загрязнения воздуха. Так, в Дзержинске предприятия систематически регулируют выброс в соответствии с прогнозами погоды, и повторяемость повышенных концентраций хлора в течение года уменьшилась почти в 2 раза. Здесь снизились максимальные концентрации и двуокиси азота.
Кроме того, Государственным комитетом гидрометеорологии и контроля природной среды СССР в широком плане ведутся работы по изучению загрязнения селитебной части городов. За сравнительно короткий срок было организовано регулярное наблюдение за загрязнением воздуха во многих городах страны и создана в каждом из них сеть наблюдательных пунктов. Здесь установлены специальные павильоны, в которых проводятся систематические измерения (по три-четыре раза в сутки) концентрации основных примесей и метеорологических элементов. В некоторых городах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин, организованы и регулярные маршрутные наблюдения.
Новые возможности открываются в связи с разработкой ряда автоматических газоанализаторов — на сернистый газ, окись углерода. Использование газоанализаторов обеспечивает непрерывную регистрацию концентрации загрязняющих веществ, что при применении обычных методов практически невозможно осуществить.
Следует остановиться также на автоматической системе, которая создана в Ленинграде и Москве для контроля за состоянием воздушного бассейна. Автоматическая система контроля состоит из регистрирующих станций, устанавливаемых в различных районах города. Полученные от станций сведения о состоянии воздуха позволяют оперативно принимать необходимые меры. В ближайшие годы опытными автоматическими системами будут оснащены Киев, Липецк, Кемерово, Запорожье, Жданов.
В результате проводимой работы в крупных городах запыленность и загрязненность атмосферы за последние годы снизилась в несколько раз, а в Москве, как правило, она не превышает допустимых норм.
Специфика современных технологических процессов, применяемых в таких отраслях промышленности, как химия, нефтехимия, металлургия, и во многих других делает необходимым изыскание и использование новых методов борьбы с вредными выбросами в атмосферу. К решению этих вопросов в большинстве отраслей промышленности привлечены значительные научные и технические силы.
Рассматривая мероприятия ЦК КПСС и Советского правительства, направленные на охрану внешней природной среды, нельзя не подчеркнуть, что проблема охраны водных ресурсов от загрязнения весьма актуальна и для нашей страны. В некоторых районах наблюдаются случаи, когда реки, иногда даже весьма многоводные, настолько загрязнены сточными водами на ряде участков, что потеряли свое народнохозяйственное значение с точки зрения питьевого и промышленного водоснабжения, рыбоводства, использования для сельского хозяйства, культурно-спортивных и других целей.
Так, в результате недостаточного контроля со стороны Министерства химической промышленности при сооружении нового цеха на заводе в Красноперекопске, стоки производства без очистки решили направлять в ближайший водоем. В жаркое крымское лето озеро стало выделять газы, загрязняющие окружающий воздух.
Или, например, в результате плохой эксплуатации очистных сооружений завода «Белкозин» (Ленинградская область) на р. Луге случился массовый замор рыбы. Выездная сессия Ленинградского областного суда строго наказала виновных.
Похожий случай произошел в Усмани, где кожевенные завод и завод «Индикатор» вылили в р. Усмань ядовитые стоки. В результате на уникальной бобровой ферме в Воронежском заповеднике 22 бобра погибло и впервые за 34 года ее существования ни одна самка не принесла приплода.
Народное хозяйство СССР ежегодно расходует свыше 260 млрд. м3 воды, что превосходит потребление всех видов продукции, вместе взятых: угля, нефти, чугуна, стали, цемента, тканей, пищевых продуктов и др. При этом ежегодный прирост потребления воды достигает 10 млрд. м3. В связи с этим важное значение приобрели мероприятия по охране воды от загрязнения всеми видами стоков.
Надежную систему защиты поверхностных вод от загрязнения можно создать при условии комплексного подхода к этой проблеме. В этом отношении особенно важно своевременно правильно разместить объекты промышленного строительства в бассейнах рек, уже в настоящее время сильно «нагруженных» стоками предприятий и городов. Размещение новых и расширение существующих предприятий в таких бассейнах может быть осуществлено только после производства расчетов, обосновывающих необходимую степень очистки, обезвреживания и обеззараживания промышленных сточных вод, которая не приведет к увеличению содержания в водном объекте (куда сбрасываются эти стоки) загрязняющих веществ свыше установленных норм.
В тех случаях, когда эти расчеты дают негативные результаты, размещение новых промышленных предприятий или расширение существующих, как правило, не разрешается. Однако, если в интересах всего народного хозяйства в таком бассейне необходимо построить предприятия (комбинат), нужно обязательно одновременно решить вопрос о переброске в этот бассейн дополнительных водных ресурсов.
Такое же принципиальное значение в настоящее время приобрели вопросы кооперирования водопотребителей, которое дает оптимальные варианты схем водообеспечения. Их применение целесообразно как для вновь размещаемых промышленных объектов, так и для сложившихся производственных комплексов. В этом случае открываются большие возможности для сокращения расхода свежей воды, а следовательно, и объема сточных вод, а также оптимизации их очистки.
Если еще в середине нынешнего века метод разбавления сточных вод имел широкое распространение, то к 70-м годам возникающая недостаточность водных ресурсов сделала его бесперспективным.
Таблица 5
Загрязняющие вещества | Лимитирующий показатель вредности | Предельно допустимая концентрация, мг/л |
---|---|---|
ДДТ | Санитарно-токсикологический | 0,1 |
Анилин | // | 0,1 |
Медь (Cu++) | Общесанитарный | 0,1 |
Цинк (Zn++) | // | 1,0 |
Фтор | Санитарно-токсикологический | 1,5 |
Фенол | Органолептический | 0,001 |
Железо (Fe+++) | // | 0,5 |
Тиофос | // | 0,003 |
Сероуглерод | // | 1,0 |
Фталофос | // | 0,2 |
Для оценки качества воды в СССР установлены допустимые концентрации вредных веществ в водоемах. В настоящее время предельно допустимые концентрации установлены более чем для 490 веществ. Предельно допустимые концентрации для некоторых вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового водопользования приведены в табл. 5[5].
Установлены и действуют также предельно-допустимые концентрации вредных веществ для вод прибрежных районов моря и для рыбохозяйственных водоемов.
В стране действуют «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», «Правила охраны прибрежных районов морей», строительные нормы и правила проектирования очистных сооружений. Все эти документы определяют условия отведения сточных вод в водоемы, и их выполнение обязательно для промышленных объектов, министерств и ведомств.
Так, в Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами определяются условия спуска сточных вод в водоем, утверждаются нормативы качества воды (ПДК) и т. д. Строительные организации лишаются премий, согласно существующему положению, при невыполнении объема строительных работ по очистным сооружениям.
Главным направлением, позволяющим прекратить загрязнение водоемов, является непрерывное совершенствование технологии производства, при котором возможно полностью исключить или сократить сброс сточных вод. Это значит, что осуществляется комплексная переработка сырья, многостадийные процессы заменяются на одностадийные, обеспечивается извлечение ценных веществ из сточных вод, технологические процессы из жидкой фазы переходят в газовую, вместо воды используют другие растворители и т. д.
Примером предприятия, комплексно перерабатывающего сырье, может служить Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат. Комбинат извлекает 17 из 20 полезных компонентов, содержащихся в сырье, и выпускает 28 видов готовой продукции. Сернокислые цеха комбината утилизируют отходящие газы печей обжига цинковых концентратов. Себестоимость серной кислоты, полученной на комбинате, примерно на 45 % ниже, чем в химической промышленности!
Нужно отметить, что во многих отраслях народного хозяйства наметился процесс замены существующей технологии на новую, не связанную с загрязнением водных источников.
В настоящее время имеется много примеров тому, когда в результате применения прогрессивной технологии произошло сокращение объема сточных вод и стал менее вреден их состав. Переход на новую производственную технологию, связанный с необходимостью рационального и бережного отношения к водным ресурсам, характерен для ряда отраслей промышленности.
Так, при производстве новых видов синтетического каучука вместо метода эмульсионной полимеризации с использованием воды в качестве дисперсионной среды начали применять безводные процессы полимеризации. Внедрение этой технологии исключает образование сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества. Или, например, изменение рецептуры полимеризации одного из видов каучука, когда в качестве эмульгатора начали применять канифольное мыло вместо некаля, исключило загрязнение сточных вод таким вредным ингредиентом, как некаль, не поддающимся разрушению при биохимической очистке. Предложены методы регенерации цинка и сероуглерода из сточных вод производства искусственного волокна, обеспечивающие возврат в основное производство цинка и сероуглерода (например, Могилевский завод искусственного волокна).
К созданию бессточных предприятий приступили в химической промышленности. Об этом в первую очередь свидетельствует опыт проектирования и строительства Первомайского химического комбината. Здесь действует схема канализации с замкнутыми системами для отдельных производств. Применив соответствующие методы очистки, авторы проекта направили все сточные воды в системы промышленного водоснабжения, использовав для восполнения безвозвратных потерь очищенные бытовые стоки. Концентрированные отходы, содержащие извлеченные из сточных вод загрязнения, закачиваются в глубинные поглощающие пласты.
На очереди дня стоит задача использования хозяйственно-бытовых вод в системе промышленного водоснабжения Краснодарского НПЗ и других. Начата разработка мероприятий по созданию бессточных систем на проектируемом Тобольском нефтехимическом комбинате и действующем Саратовском химическом комбинате.
Разработаны принципиальные решения по созданию нефтеперерабатывающих заводов без сброса сточных вод. Именно такими будут Можайский, Ачинский и Лисичанский нефтеперерабатывающие заводы.
Вместе с тем перевод промышленности на безотходную технологию требует для своего осуществления значительного времени. Достаточно напомнить, что в стране имеются тысячи и тысячи предприятий, принадлежащих различным отраслям промышленности, построенных в различное время и, следовательно, по несхожим технологическим схемам. Очевидно, что перевод этой массы существующих предприятий на новую безотходную технологию связан с большими научными, техническими усилиями и огромными капиталовложениями.
Здесь также хотелось бы подчеркнуть настоятельную необходимость осуществления «промежуточных» технологических решений, которые уже в настоящее время позволяют сократить объем сточных вод и их агрессивность. В первую очередь это относится к максимальному внедрению каталитических процессов, которые, как правило, значительно сокращают потребление воды, а следовательно, и объем стоков.
В практике все большее применение находят способы «добычи» ценных веществ из сточных вод. Именно так извлекаются жирные кислоты из сточных вод шерстомойных фабрик, масел — из стоков прокатного производства.
В результате внедрения безотходной сорбционно-экстракционной технологии при переработке золотосодержащих руд Мурун-Тау в 2–3 раза уменьшился расход воды на 1 т перерабатываемой руды и полностью прекратился сброс вод.
Другим универсальным и не менее эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов, осуществление которого практически возможно во многих отраслях промышленности, является оборотное водоснабжение, позволяющее резко сократить расход свежей воды. Об этом, в частности говорилось в докладе А. Н. Косыгина на XXV съезде КПСС: «Во всех отраслях промышленности будет осуществляться переход на использование оборотных вод. Например, в химической промышленности, несмотря на значительный рост объемов производства, сократятся сброс промышленных сточных вод в водоемы и вредные выбросы в атмосферу, а расход свежей воды на производственные нужды в 1980 году останется на уровне 1975 года»[6]. В целом по стране экономия свежей воды за счет водооборота достигает в настоящее время примерно 63 %.
Для большинства современных промышленных предприятий стало правилом, что система водоснабжения должна быть оборотной — общей для всего предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов. В металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и некоторых других отраслях промышленности уже имеются предприятия, где экономия свежей воды за счет внедрения водооборота достигает 90 %. Более того, на отдельных предприятиях этот процент экономии значительно выше. Например, на новых нефтеперерабатывающих заводах — Рязанском, Пермском, Новоярославском, Новгородском и ряде других, а также на некоторых предприятиях черной металлургии он достигает 92 % и более.
Велико значение оборотного водоснабжения при переработке угля мокрым способом. Средний расход воды на 1 т обогащенного угля по нормам составляет от 4,0 до 5,5 м3.
Применение замкнутых водных циклов на углеобогатительных фабриках необходимо не только с точки зрения сокращения расходов свежей воды, соображений экономического порядка, но и охраны водоемов от загрязнения. Так, неотъемлемой частью схем оборотного водоснабжения при переработке угля на обогатительных фабриках является флотация, заключающаяся в извлечении ценных компонентов из шлама с разделением выделенных тонких частиц угля и породы.
При осуществлении схем оборотного водоснабжения следует заранее учитывать такие отрицательные явления, как коррозия металла и загрязнение теплообменных аппаратов и сооружений системы, которые появляются в результате отложения карбоната кальция и биологических обрастаний.
С каждым годом все шире распространяется метод повторного использования очищенных сточных вод.
Вот только несколько примеров его применения на различных предприятиях страны. На Волгоградском НПЗ для подпитки оборотных систем с успехом служат нейтральные сточные воды, прошедшие механическую очистку и доочистку на флотационной установке. На Краснодарском химзаводе предусмотрено использование в оборотных системах после очистки фторсодержащих сточных вод. На Челябинском тракторном заводе после биологической очистки сточные воды направляются в оборотный цикл завода.
В настоящее время огромную роль играет применение научно обоснованных норм водопотребления, что ведет к значительному сокращению объемов сбрасываемых сточных вод.
О значении мероприятий, направленных на сокращение водопотребления, говорит и то, что на единицу продукции тратятся огромные количества воды. Так, из водного источника ежегодно забирается для производства 1 т вискозного шелка 1010 м3 воды, 1 т синтетических антибиотиков — 5000 м3, 1 т силикатных эмалей — 1280 м3 и т. д. Промышленные объекты нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, коксохимической, пищевой, а также ряда других отраслей промышленности расходуют большое количество воды для конденсации и охлаждения технических продуктов. При этом широкое распространение имеют теплообменные аппараты с водяным охлаждением.
Оказывается, что огромные расходы воды, а также капитальные и эксплуатационные затраты на очистные сооружения, градирни, насосные, на электроэнергию, используемую при перекачке воды, можно уменьшить, если перейти от водяного охлаждения технологического оборудования к воздушному. Переход к воздушному охлаждению позволяет легко осуществлять автоматическое регулирование процессом.
Воздушное охлаждение сокращает на 60–70 % расход оборотной и свежей воды и в сотни раз — количество загрязняющих сточных вод. Так, по данным ВНИИнефтемаша воздушное охлаждение позволило в 1974 г. сократить в стране потребление воды более чем на 6,5 млрд. м3.
Для очистки сточных вод, образующихся в промышленности и городах, строятся очистные сооружения (рис. 4).
Современный уровень научно-технических достижений свидетельствует о том, что в ближайшей и далекой перспективе для защиты водоемов от загрязнения сточными водами останутся в силе механические, химические, биохимические и физико-химические способы очистки.
Говоря о механических способах очистки сточных вод, необходимо подчеркнуть, что в результате научных исследований разработаны методы расчета отстойников любой конструкции, учитывающей явления, сопутствующие отстаиванию в динамических условиях. Были созданы отстойники с вращающимся водораспределительным и сборным устройством. Такая конструкция позволяет значительно (на 20–25 %) увеличить гидравлическую нагрузку на единицу объема сооружения, сохраняя тот же эффект осветления (рис. 5).
На многих промышленных предприятиях образуется огромное количество сточных вод, загрязненных механическими примесями. Применять обычные отстойники для очистки таких вод сложно: их необходимо разместить на территории предприятия и трудно эксплуатировать в зимних условиях. Выход из положения помогли найти гидроциклоны. Они позволили в несколько раз снизить капитальные затраты на строительство очистных сооружений, причем для размещения гидроциклонов требуется небольшая площадь.
Как известно, сточные воды ряда промышленных объектов содержат такие примеси, в том числе токсические, которые нельзя устранить без привлечения химических реагентов. Химические способы находят широкое применение в практике сточных вод предприятий химической и текстильной промышленности, цветной металлургии, машиностроения и т. д.
В одних случаях химическую обработку используют для конечной очистки сточных вод, например в цветной металлургии при очистке сточных вод, содержащих тяжелые металлы, в других — для предварительной подготовки перед последующими методами очистки (производство органических красителей и т. д.). Химическая очистка — непременный участник водоподготовки питьевой воды, воды для питания паровых котлов и т. д.
К настоящему времени разработаны и апробированы способы химической очистки сточных вод, загрязненных красителями, синтетическими детергентами, простыми и комплексными цианидами, хроматами, кислотами, катионами металлов (меди, цинка, свинца, железа и др.).
В ряде отраслей промышленности широко используются методы очистки сточных вод, в основу которых положены физические и физико-химические процессы: выпаривание, испарение, экстракция, сорбция, нейтрализация, флотация, отгонка с паром и др., а также электрохимические процессы.
Так, сорбционные методы применяются для улавливания из сточных вод: цианидов, меди, цинка, хрома, фенолов; отгонка с водяным паром — для фенолов; нейтрализация известью — для обработки кислых сточных вод травильных отделений прокатных и трубопрокатных цехов, экстракции — для извлечения из сточных вод и т. д.
Огромное значение для защиты водных источников имеет устройство на промышленных предприятиях локальных очистных сооружений, которые позволяют удалить из промышленных стоков специфические загрязнители, а также не допускают смешения различных по агрессивности стоков. В зависимости от принимаемых схем очистки локальные сооружения могут быть как последней стадией очистки для промышленных стоков, так и промежуточной — перед направлением стоков на биохимическую очистку: для нормального течения процессов при биохимическом разрушении веществ необходима строго определенная начальная концентрация загрязняющих ингредиентов.
Всеобщее признание получили методы биохимической очистки сточных вод от органических загрязнителей (рис. 6). Биохимическое окисление органических веществ в сточных водах осуществляется в аэротенках благодаря жизнедеятельности целой группы микроорганизмов. Для того чтобы могли протекать эти биохимические процессы, нужны соответствующие условия. Так, при биохимическом окислении органических веществ в аэротенках необходимы определенная начальная концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, подача воздуха, добавление в ряде случаев биогенных веществ (солей азота, фосфора), отсутствие токсических веществ (свинец, медь), тормозящих биохимическое окисление.
Методы биологической очистки сточных вод позволяют снизить содержание органических загрязнителей в сточных водах до 95 %. Именно с такой эффективностью работает комплекс биохимических очистных сооружений на Северодонецком химическом комбинате. В эти сооружения входят биологические пруды, в которых живут карпы. Эффективно действуют сооружения биологической очистки на Волжском автомобильном заводе г. Тольятти.
Совсем еще недавно автомобильный завод им. Лихачева сбрасывал промстоки, содержащие большое количество нефтепродуктов и механических примесей, без очистки в р. Москву. После строительства комплекса очистных сооружений и утилизации из промстоков ценных веществ (нефть и др.) положение резко изменилось, а вода в реке стала значительно чище. Капитальные затраты на биохимическую очистку 1 м3 производственных стоков (совместно с бытовыми) составляют 0,42—0,77 руб. при себестоимости очистки 0,05—0,12 руб.
Сравнительно недавно было предложено вместо станций биологической очистки применять для очистки городских сточных вод физико-химический способ. В сточную воду после отделения грубых примесей и песка вводится катионный полиэлектролит или минеральный коагулянт с полиакриламидом в оптимальных дозах. Смесь реагентов и сточной воды поступает в камеру хлопьеобразования, а затем в отстойники. После отстаивания вода попадает на гравийно-песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Очищенная вода подвергается обеззараживанию. Результаты очистки по предложенной схеме приведены в табл. 6.
Таблица 6
Наименование показателя | Удаление загрязнений в процессе физико-химической очистки, % | |
---|---|---|
с использованием катионного полиэлектролита | с использованием минерального коагулянта | |
Взвешенные вещества | 99 | 99 |
Общий азот | 50-58 | 50-54 |
Общий фосфор | 50-58 | 86-88 |
Нефтепродукты | 99-100 | 90 |
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) | 80-90 | 70-80 |
Соли тяжелых металлов | 80-90 | 50-70 |
Этот способ по капитальным затратам оказался в 1,5–2,0 раза дешевле работы станций полной биологической очистки.
Относительно невысокая степень очистки сточных вод уже в настоящее время в ряде случаев не может обеспечить необходимую чистоту водоема, куда сбрасываются прошедшие очистку сточные воды. В недалеком будущем, когда все отрасли промышленности многократно увеличат объем своего производства и соответственно возрастет абсолютное количество остаточных загрязнений в сточных водах, прошедших очистку, рассматриваемая степень очистки совершенно не обеспечит требуемую чистоту водоемов.
Отсюда, в частности, вытекает неотложная задача изыскания новых путей интенсификации процессов разрушения органических веществ и их комплексов в аэробных и анаэробных условиях на основе изучения стадийности процесса, роли отдельных видов микроорганизмов, влияния концентрации загрязнений, реакции и температуры среды и прочих факторов, определяющих динамику биохимических процессов. Столь же необходимо ускорение разработки теоретических основ обезвоживания осадка, образующегося при биохимических методах разрушения органических веществ, на основе воздействия высоких и низких температур, высокочастотных колебаний, центрифугирования и других методов.
Наряду с необходимостью повышения эффективности работы существующих схем очистки сточных вод важна и разработка методов конструкций для глубокой (до 99 %) очистки сточных вод. В эту же проблему включаются вопросы снижения в стоках концентрации различных солей, глубокой очистки сточных вод от азота, фосфора, СПАВ и других веществ, неблагоприятно действующих на флору и фауну водоемов. При разработке технологических схем и конструкций очистных сооружений для глубокой очистки промышленных и городских сточных вод, в зависимости от характеристики этих стоков, следует учитывать ряд прогрессивных на перспективу методов.
В первую очередь к ним относится применение озона, полиэлектролитов, органических коагулянтов, сильных окислителей с созданием новых реагентов, а также методов обратного осмоса, электрохимических и других, им подобных.
Очень важной задачей является разработка новых, надежных по санитарным показателям способов очистки многих видов сточных вод на основе окисления при высоких температурах и давлениях, применении ультразвука, ионообменных масс и т. д. Прошедшие очистку сточные воды могут повторно использоваться в производстве, таким образом сокращая потребления свежей воды.
Для обезвреживания особотоксичных сточных вод возможен метод подземного захоронения жидких промышленных отходов в глубокозалегающих горизонтах, изолированных от водоносных слоев. Однако решение о возможности применения этого метода выносится только после того, как выясняется, что подземные воды не будут загрязнены промышленными отходами. Поэтому этот метод нельзя рассматривать как универсальный.
Многие сточные воды и отходы промышленности приходится сжигать: иначе их нельзя обезвредить. Термический метод уничтожения получает достаточно широкое распространение. С его помощью уничтожается некоторая часть сточных вод на Щекинском химическом комбинате, на Черниговском комбинате химических волокон, на Горьковском заводе органического синтеза, на Волгодонском химическом заводе им. 50-летия ВЛКСМ,
Термическим методом обезвреживания промышленных отходов следует пользоваться очень осторожно. С дымовыми газами в атмосферу могут попасть токсические элементы (бериллий, цинк, свинец, кадмий, ртуть). Поэтому сжигать отходы, содержащие эти элементы, недопустимо. Перспективным термическим методом обезвреживания отходов является жидкофазное окисление — окисление органических веществ растворимым в воде кислородом воздуха. Процесс ведется в водной среде при повышенных температуре и давлении.
К числу мероприятий по охране водных ресурсов можно отнести также использование сточных вод в сельском хозяйстве. В этом случае почвенная очистка сточных вод сочетается с получением высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, причем затраты окупаются в короткие сроки.
В связи с этим все земледельческие поля можно поливать коммунальными и промышленными сточными водами, пригодными по своему составу для орошения сельскохозяйственных культур, при наличии площадей и местных благоприятных условий (гидрология, почва, климат, рельеф и т. д.). На земледельческих полях могут обезвреживаться и использоваться сточные воды ряда промышленных предприятий, в том числе химических, содержащих фенолы, нефтепродукты, ацетон, бензол, формальдегид.
В нашей стране тысячи гектар земель орошаются сточными водами. Прекрасным примером новой службы отработанных вод служат поля орошения совхоза «Химик». Сюда подаются условно чистые сточные воды ряда химических предприятий, расположенных в г. Волжском.
Рассмотренные основные способы очистки сточных вод, образующихся в промышленном и коммунальном хозяйстве, и применение прогрессивных технологических схем, позволяют достигнуть необходимой степени их очистки, определяемой санитарными требованиями к качеству воды в водоемах.
Большего внимания требует вопрос охраны водных источников от загрязнения поверхностно-активными веществами. В настоящее время наиболее целесообразным и экономически обоснованным приемом следует считать отказ от синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), не поддающихся биохимическому окислению, и переход на легко разрушаемые.
Рис. 4. Очистные сооружения на Рязанском нефтеперегонном заводе. Первичные отстойники, смесители, аэротенки
Рис. 5. Комплекс очистных сооружений на Новомосковском химкомбинате. На переднем плане — отстойники
Рис. 6. Очистные сооружения на одном из предприятий Днепропетровска. Аэротенки
Значительно сложнее обстоит с очисткой вод, образующихся в сельскохозяйственном производстве. Интенсивное развитие сельскохозяйственного производства, базирующегося на применении химических удобрений, ядохимикатов и мелиорации, выдвинуло в настоящее время ряд острых проблем в области охраны водных ресурсов от загрязнения.
Из года в год увеличиваются масштабы применения в сельскохозяйственном производстве азот- и фосфорсодержащих удобрений. Некоторая часть этих удобрений вымывается с полей и попадает в водные источники, загрязняя их. Кроме того, биогенные элементы, особенно в зарегулированных реках, вызывают бурный рост растительности, которая, отмирая, в свою очередь, вызывает загрязнение водоемов. Особенно это относится к синезеленым водорослям.
В настоящее время не существует достаточно надежных методов борьбы с загрязнением водоемов, вызываемым химическими удобрениями. К наиболее реальным направлениям охраны водных объектов от загрязнения удобрениями следует отнести:
установление строго определенных норм внесения удобрений;
применение удобрений в виде гранул (мочевина, суперфосфат, нитрофос и т. д.), а также внесение их лишь на площади питания растения (это обеспечивает оптимальную дозировку удобрений и уменьшает их вымывание);
жесткий контроль за выполнением требований к подкормке растений с самолета (учет скорости ветра, дозировка высева, высота полета и др.);
устройство специально подготовленных земельных площадей при временном складировании удобрений на полях;
недопущение длительного хранения удобрений на полях в неиспользованном виде;
снижение срока внесения водорастворимых удобрений в зонах с большим количеством осадков.
Важное значение при охране водных источников от загрязнения биогенными веществами, смываемыми с полей, имеет создание около водных объектов лесных полос. Древесные насаждения в этом случае служат естественным барьером для предотвращения смыва (сноса) удобрений с полей.
Не менее сложной является проблема загрязнения водоемов ядохимикатами (пестицидами). Применение пестицидов продиктовано необходимостью максимально сократить вред, наносимый сельскохозяйственным культурам вредителями, болезнями и сорняками. Если отказаться от этих средств борьбы, ущерб, наносимый сельскому хозяйству в каждой стране, исчислялся бы огромными суммами. Вместе с тем некоторые пестициды вызывают опаснейшее загрязнение водоемов, гибель их флоры и фауны.
В нашей стране ограничено применение ртутно-органических и мышьяковистых препаратов и запрещены используемые за границей алдрин, диалдрин, эндрин, ДДТ, хлоридан, меркаптофос. В некоторых районах страны запрещено употреблять хлорорганические пестициды, не поддающиеся биохимическому распаду.
Огромную роль в деле снижения загрязнения водных объектов пестицидами играет интегральный метод борьбы с сорняками, вредителями и возбудителями болезней, причем в ряде случаев он даже исключает их применение.
Основой этого метода являются агротехнические приемы возделывания различных культур, выведение устойчивых к насекомым и заболеваниям сортов культурных растений, различные разновидности биологического метода борьбы с вредителями и болезнями культурных растений (энтомофаги — естественные враги насекомых, физиологически активные вещества — стерилянты, гормональные препараты и др.), а также подавление популяций вредных насекомых с помощью последних достижений физики и экспериментальной техники (электроуловители, гамма-радиация и т. д.).
В снижении загрязнения водоемов пестицидами важное место отводится и планомерной научно-исследовательской работе, направленной на совершенствование ассортимента применяемых пестицидов, выявление наиболее приемлемых с позиций их избирательного действия.
Столь же острой, как и вопрос с пестицидами, стала проблема загрязнения водоемов солями, вымываемыми при орошении и промывании земель. В последнее время все чаще дает о себе знать возникшая относительно недавно проблема обезвреживания сточных вод крупных животноводческих комплексов.
Сейчас уже можно рекомендовать ряд наиболее эффективных водоохранных мероприятий, позволяющих предотвращать загрязнение водоемов навозом крупных животноводческих комплексов и ферм. Так, при выборе места строительства крупных животноводческих комплексов важно предусматривать наличие площадей сельскохозяйственных угодий, пригодных для использования навоза и сточных вод этих предприятий. Внесение навоза в качестве удобрения должно проводиться на основе точных планов, разрабатываемых при непосредственном участии ветеринарного надзора. В целях обеззараживания навоза необходимо кратковременное промежуточное хранение навоза, соответствующее длительности инкубационного периода наиболее важных заразных заболеваний сельскохозяйственных животных. При этом очевидно, что построенные очистные системы и сооружения животноводческих комплексов должны соответствовать требованиям проектов при надежной эксплуатации их.
На решении этих вопросов в настоящее время сосредоточены значительные научные силы. Вместе с тем это не снимает необходимости разработки новых технических решений по дальнейшему совершенствованию очистных сооружений и систем удаления, переработки и использования навоза.
Мощные тепловые электростанции отводят с подогретыми сбросными водами в реки, озера и искусственные водохранилища большое количество тепла, тем самым влияя на термический и биологический режимы водоемов. Для ограничения «теплового» загрязнения согласно Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами количество отводимого тепла в водный объект не должно повышать его температуру выше предела, установленного этими правилами. По этим правилам температура воды в водоемах питьевого и культурного водопользования в результате сброса теплых сточных вод не должна повышаться более чем на 3° по сравнению с максимальной температурой воды в летнее время; в водоемах, используемых в рыбохозяйственных целях, — более чем на 3° в летний и 5° — в зимний периоды.
В результате совместных исследований по планам совещания руководителей водохозяйственных органов стран — членов СЭВ выявлена характерная последовательность воздействия повышенных температур воды на биоценоз озер и искусственных водоемов в летний период. Установлено, что в пределах температуры 26–30° наступает состояние угнетения жизнедеятельности рыб и беспозвоночных в зависимости от местных лимнологических условий водоема; при температуре 30° наблюдается вредное воздействие на биоценоз, причем степень воздействия зависит и от лимнологических характеристик водоема; при температуре 34–36° возникают летальные условия для рыб и некоторых видов организмов.