Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
Утилизация твердых бытовых отходов (ТБО) является весьма су- щественной проблемой охраны окружающей среды. В населенных пунк- тах России ежегодно образовываются около 200 млн. т ТБО или примерно 300 кг/чел. год. Их эффективная обработка уже теперь приобрела значение одного из первостепенных мероприятий, необходимых в каждом конкрет- ном городе, особенно крупном. По конечным целям способы переработки делят на ликвидационные и утилизационные. Если первыми решается санитарно-гигиеническая зада- ча, то вторыми — не только эта задача, но и получение вторичных ресур- сов. В мировой практике известно более 20 способов обработки ТБО. Од- нако большинство из них широко не применяют из-за высокой себестои- мости и сложности технологий. Наибольшее распространение получили следующие способы: 1) складирование на полигонах-свалках; 2) термическая обработка на мусоросжигательных заводах; 3) аэробное биотермическое компостирование в заводских условиях; 4) компостирование и пиролиз некомпостируемых фракций на заво- дах комплексных технологий; 70 5) заводское изготовление топлива и сырья для промышленности. Т а б л и ц а 3 . 5 Показатели Единица измерения Номер способа 1 2 3 4 5 Экологические параметры технологических процессов Степень и срок обезврежива- ния Не менее 20 лет Полное за 1 час Кроме спорооб- разую- щих за 2 сут Кроме споро- обра- зующих за 2 сут Обезврежи- вание толь- ко при ис- пользова- нии гранул Наличие отхо- дов производ- ства % от мас- сы ТБО - 25-30 (зола и шлак) 25-30 (неком- постиру- емые фракции) 4-5 (бал- ласт) + 5 (зола и шлак) 4-5 (бал- ласт) Загрязнение почвы Загряз- нение террито- рии по- лигона Прак- тически нет (только шлако- отвал) Практи- чески нет Прак- тически нет Практиче- ски нет Загрязнение грунтовых вод Возмож- но Нет Нет Нет Нет Загрязнение атмосферы Неболь- шое возмож- но Имеет- ся в преде- лах норм Нет Незна- читель- ное На терри- тории заво- да нет Получаемые продукты переработки ТБО Теплота Гкал/т ТБО - 1,5 - 0,4 1,5 (при использо- вании гра- нул) Компост % от мас- сы ТБО - - 60 50 До 30 Черный ме- талл То же - 2 3 3 3 Цветной ме- талл То же - - 0,2-0,8 0,2-0,8 0,2-0,8 Топливные гранулы То же - - - - 41 Технико-экономические показатели Удельные кап- вложения на 1 т годовой про- изводительно- сти $/1 т ТБО в год В зави- симости от мест- ных условий 240-300 130-160 160-180 250-290 71 Удельные экс- плуатацион- ные затраты $/1 т ТБО 3-4 32-40 24-26 30-32 50-65 Удельные энергозатраты 1 кВт ч/1 т ТБО 5-6 26-50 22-28 26-32 100-120 Удельные тру- довые затраты раб.день/1 т ТБО 0,05-0,1 0,2-0,4 0,2-0,3 0,3-0,4 0,3-0,4 Удельная ме- таллоемкость оборудования кг/1 т ТБО в год 0,3-0,4 9-17 19-21 23-26 19-20 Удельная за- нимаемая площадь м 2 /1 т ТБО в год - 0,25-0,5 0,4-0,6 0,4-0,6 0,25-0,5 Экологические и технико-экономические показатели этих способов приведены в табл. 3.5. Как следует из приведенных данных, складирование на открытых по- лигонах представляет собой наиболее простой и дешевый, но экологически небезопасный способ. Для такого полигона достаточно выполнить водо- непроницаемое основание. Однако срок обезвреживания ТБО составляет 15—20 лет и для полигонов требуются большие площади, а это влияет на экологическую обстановку вокруг крупных городов. Возможно не только фильтрационное загрязнение грунтов и подземных вод. В процессе гние- ния ТБО загрязняют атмосферу метаном и другими токсичными газами. Создается взрывоопасная ситуация, а последними исследованиями установлено отрицательное воздействие этих газов на озоновый слой пла- неты. На полигонах теряется много ценного вторичного сырья, если не ор- ганизовать сортировку ТБО. Этот процесс трудоемок, особенно когда не создана система первичной сортировки и горожане сваливают все компо- ненты мусора в один контейнер. Второй способ — термической обработки на мусоросжигательных заводах — получил широкое распространение в индустриально развитых странах. Как правило, на этих заводах утилизируется не только тепло, но и вторичное сырье черных металлов. Экологический недостаток рассматриваемого способа — это слож- ность очистки отходящих в атмосферу вместе с дымом токсичных газов. Для уменьшения последствий этого явления приходится устраивать си- стемы многоступенчатой их очистки, вводя кроме первой ступени еще две, что увеличивает капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Возникают проблемы с захоронением остающихся после термической обработки зол и шлаков. Они обладают значительной токсичностью, по- Продолжение табл. 3.5 72 этому требуется устройство специальных хранилищ. Третий способ — аэробного биотермического компостирования — также используют довольно широко. Поскольку в технологическую линию включают машины для сортировки, из ТБО извлекают ценный лом цвет- ных и черных металлов. По принятой технологии ТБО органического происхождения вступа- ют в естественный круговорот веществ, усиленный катализаторами. В процессе переработки создаются условия, губительно действующие на личинки насекомых и большинство болезнетворных микробов. Обрабаты- ваемая масса обезвреживается и превращается в компост. Это ценное удобрение утилизируют в сельском хозяйстве или применяют как биотоп- ливо для теплиц. После переработки остается до 30% некомпостируемых отходов. Для их ликвидации применяют комплексные технологии — компостирования и пиролиза отходов. В результате расщепления органических веществ по- лучают тепловую энергию и пирокарбонат — сырье для металлургической промышленности. В последнее время появился еще один способ переработки и сорти- ровки ТБО — изготовление гранулированного топлива. В результате этого технологического процесса получают экологически не очень чистое топ- ливо. Возникает проблема его использования без нарушения требований охраны окружающей среды. Очистка сточных хозяйственно-бытовых и промышленных вод не менее важная проблема охраны окружающей среды. Способы, применяе- мые для такой очистки, объединяют в группы: механическую, химиче- скую, флотацию, биохимическую и обеззараживание (дезинфекцию). Механически очищают сточную воду для выделения находящихся в ней нерастворимых загрязнителей. Для этого ее процеживают, отстаивают и фильтруют. Для процеживания используют различного рода решетки и сита. Ре- шетки устанавливают на всех очистных станциях независимо от способа подачи стоков: самотеком или под напором. Роль таких устройств — за- держание крупных плавающих примесей. Применяют неподвижные ре- шетки и совмещенные с дробилками, на которых частицы размельчаются. Основную массу мелкой взвеси органического характера выделяют из сточных вод в отстойниках. Взвешенные органические частицы, главным образом песок, осаждают в сооружениях-песколовках. Более легкие, чем вода, вещества (масла, смолы, нефть, жиры) и вся- кого рода плавающие на поверхности частицы улавливают в сооружениях, называемых ловушками или уловителями. Например, для смолы приме- 73 няют смолоуловители. Такие сооружения, как правило, устанавливают на очистных станциях производственных и уличных стоков. Сточные воды освобождают от суспензии, находящейся во взвешен- ном состоянии, фильтрами. Они представляют собой сетки из специаль- ных тканей или слой зернистого материала, в толще которого задержива- ется взвесь. Эти установки главным образом применяют при предвари- тельной механической очистке производственных сточных вод. Как само- стоятельный способ их используют для получения производственно- технологической осветленной воды. Химические способы очистки основаны на введении в стоки реагентов. Они, вступая в реакцию с находящимися в воде примесями, способствуют выделению нерастворимых и части растворимых веществ, тем самым уменьшая их концентрацию, и реагенты переводят растворимые соедине- ния в нерастворимые или безвредные, содержание которых не влияет на качество воды. Ими можно не только нейтрализовать, но и обесцветить сточные воды. Электролитический способ близок к химическому. Он основан на пропуске через толщу стока постоянного электрического тока. Образую- щиеся при этом ионы электролитов направляются к аноду и катоду и, раз- ряжаясь там, образуют новые соединения. Некоторые из них, например гидроксид железа, в дальнейшем действуют как реагенты. Флотация — это способ, основанный на способности дисперсных ча- стиц всплывать на поверхность вместе с пузырьками воздуха. Это воз- можно при плотности таких частиц, близкой к единице. Способ флотации обычно применяют для обработки производственных стоков бумажной, нефтяной и других отраслей промышленности. Биохимические способы очистки сточных вод заключаются в исполь- зовании микроорганизмов. Их жизнедеятельность способствует окисле- нию и минерализации органических веществ, находящихся в стоках в виде растворов, коллоидов и суспензий. Применяемые для очистки сооружения называют окислителями и делят на два типа: 1) специально создаваемые поля или естественные водоемы, в ко- торых процесс очистки протекает в условиях, близких к естественным; 2) биологические фильтры, в которых создают искусственные условия протекания очистительного процесса. Для биохимической очистки в естественных условиях применяют по- ля орошения и фильтрации. Здесь питание кислородом идет главным об- разом за счет его поглощения микроорганизмами непосредственно из воз- духа. Второй тип — это естественные водоемы, превращенные в бассейны. 74 Здесь подпитка кислородом идет за счет его реаэрации через поверхность воды. Искусственные условия биохимической очистки сточных вод создают в биологических фильтрах и аэротенках. В них процесс очистки протекает значительно интенсивнее, чем в естественных условиях. Однако эти со- оружения увеличивают стоимость обезвреживания стоков. Поэтому их применяют после соответствующего технико-экономического обоснова- ния. Дезинфекции (обеззараживанию) подвергают стоки перед спуском в водоемы. При этом уничтожают болезнетворные микробы и другие бакте- рицидные загрязнения, чем сокращают вероятность экологических рисков в водной среде. Для обеззараживания наиболее широко применяют хлори- рование газообразным хлором или хлорной известью. В результате очистки из сточной воды удаляют неорганические при- меси, присутствующие в ней в виде взвесей, растворенных и коллоидных веществ разной дисперсности. О качестве очистки судят по степени освет- ления воды и содержанию вредных растворов, концентрация которых должна быть минимальной. Экологически особо опасны растворы тяже- лых металлов и химически вредных веществ. Органические вещества минерализуют. Это происходит в результате окисления при соприкосновении с кислородом. Степень очистки сточных вод определяют количеством кислорода, необходимого для окисления жидкости. Поэтому специалисты ввели показатель химической потребно- сти в кислороде (ХПК) и биохимической потребности в этом элементе (ВПК). Чем выше эти показатели, тем хуже очищены стоки. Сточные воды анализируют и по содержанию микроорганизмов. Для определения степени заражения патологической микрофлорой исследуют наличие бактерий группы кишечной палочки (соli). Они сами по себе не являются болезнетворными, но служат показателем загрязнения. Степень бактериального загрязнения вод определяют в коли-титрах — величине количества воды, в котором содержится одна кишечная палочка. Иногда узнают количество палочек, содержащихся в одном литре воды. Такой показатель называют коли-индекс. Очищенные стоки сбрасывают в поверхностные водоемы. Применяют рассеянный выпуск через множество отверстий, что обеспечивает хорошее перемешивание с природной водой. Это повышает самоочищающую спо- собность рек, озер, водохранилищ и морей. Основные условия спуска очищенных вод в открытые водоемы выте- кают из следующего. Во-первых, можно допустить некоторое ухудшение свойств воды, если такое нарушение не влияет на ее репродуктивность, а 75 естественное воспроизводство флоры и фауны охраняется. Другим условием является хозяйственная функция водоема. Для рек и водохранилищ питьевого и культурно-бытового водопользования ставятся более жесткие ограничения сброса очищенных стоков. Для поверхностных водоемов рыбохозяйственного значения ограничения не такие жесткие. Третье условие — это относительное соотношение объемов сбросов к объему природной воды. Чем большую ценность для биосферы и экологи- ческого равновесия представляет водоем, тем меньше должно быть это соотношение. В результате очистки помимо очищенной и осветленной воды образу- ется большое количество осадка, состоящего из твердых обильно увлаж- ненных веществ. В сыром состоянии осадок является экологически опас- ным, так как насыщен бактериями. Для уменьшения органических ве- ществ осадок подвергают воздействию аэробных микроорганизмов. Обес- печивают сбраживание в соответствующих сооружениях. К таким соору- жениям относят септики, отстойники и метатенки. Они представляют со- бой устройства биохимической очистки осадка. Септики и отстойники выполняют две функции: выделения из сточ- ных вод нерастворяемых веществ путем одновременного отстаивания и сбраживания образующегося осадка. Метатенки предназначены только для сбраживания. Тогда для уменьшения влажности осадка применяют иловые пруды и вакуум-фильтры — установки для механического обезво- живания. Хорошо очищенный осадок органического происхождения использу- ют в сельском хозяйстве как удобрение. Основным условием такой утили- зации является проверка на вредные примеси типа тяжелых металлов и других канцерогенных веществ. В некоторых случаях осадок применяют в качестве топлива. В последнее время ученые ведут исследования, направленные на бо- лее широкое применение твердых осадков, остающихся в результате очистки сточных вод. Проводят опыты получения кормовых добавок для скота и полезного для промышленности вторичного сырья. Такие решения могут смягчить экологическую обстановку на урбанизированных террито- риях. Охрана окружающей среды в процессе эксплуатации городских планировочных структур — одно из существенных мероприятий, в значи- тельной степени обеспечивающих экологическое состояние территорий. Эффективная организация и, главное, регулирование движения город- ского транспорта способны значительно сократить выбросы вредных ве- ществ в атмосферу. Добиваются сокращения простоев автомашин, учиты- 76 вая, что двигатели стоящего на перекрестках и в уличных пробках транс- порта выделяют намного больше газов, чем при движении со скоростью 50—70 км/ч. Нерегулируемые перекрестки в одном уровне и другие конфликтные точки являются причиной дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Неограниченная скорость движения тоже чревата ДТП, обычно весьма серьезными. При разработке схем движения учитывают эти факторы, до- биваются максимальной безопасности. Качество содержания дорожных одежд и транспортных сооружений также влияет на безопасность. Поэтому эксплуатацию дорожного полотна и транспортных городских систем, организацию движения и содержание транспортных средств следует рассматривать и как экологические про- блемы. Содержание городских водоемов, систематическая очистка их ложа и воды сокращает риск размножения вредных насекомых и бактерий. Предотвращение попадания поверхностного стока предохраняет от за- грязнения воды в этих водоемах. Неисправности затворов дамб и плотин на искусственных прудах мо- гут служить причиной деградации воды. Разрушение самих сооружений способно привести к затоплению расположенных ниже по течению терри- торий. На межмагистральных территориях также важно качество содержа- ния. Как бы хорошо не был благоустроен двор или придомовой участок, но если нет постоянного ухода, то он превращается в источник пыли и травматизма. Для поддержания экологической чистоты нужно обеспечить эффек- тивную деятельность организаций, ответственных за техническую эксплу- атацию территорий. Следует ухаживать за зелеными насаждениями, орга- низовывать систематическую поливку летом. С территорий убирать му- сор, а зимой с проездов и проходов счищать снег и лед, посыпать песком. Важна бесперебойная работа служб мусороудаления. Они должны правильно содержать мусороприемники — источники инфекций и места размножения паразитов. Необходимо обеспечивать контейнеризацию му- сора, не допускать многодневной концентрации бытовых отходов и регу- лярно вывозить их. Таким образом влияние технической эксплуатации на окружающую городскую среду трудно переоценить. Экологическое состояние города во многом зависит от качества содержания городских территориально- планировочных образований. 77 3.3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Городская среда представляет собой совокупность двух субсистем: антропогенной и природной (см. рис. 1.3). Урбанизированные образо- вания, как правило, представляют собой зависимые экосистемы, по- требляющие природные ресурсы на значительных территориях. Чем больше город, тем значительней ареал его влияния, где возникают предпо- сылки нарушения экологического равновесия во второй субсистеме — природной. Проблему экологического равновесия решают в двух случаях. В од- ном определяют экологическую емкость территории с существующей ан- тропогенной нагрузкой, понимаемую как естественную способность пре- терпевать эту нагрузку без существенного нарушения природного равно- весия. Оно же зависит от репродуктивности биогеоценоза. Проблему часто решают в другом ключе. Устанавливают размеры территории, которую необходимо включить в урбанизированное при- родопользование для того, чтобы обеспечить состояние динамической экологической устойчивости всей природно-антропогенной системы. В обоих случаях оперируют значениями предельно допустимой техногенной нагрузки. Существует несколько методов определения экологической совме- стимости. Один из них, приведенный в учебном пособии [10], рассмотрен ниже. Метод пригоден для определения демографической емкости терри- торий (ДЕТ) в первом приближении. Он основан на сопоставлении про- дуктивности абиотических и биотических компонентов экосистемы с по- требностями поселений в природных ресурсах. Преимущество этого мето- да заключается в том, что, с одной стороны, устанавливаются масштаб хозяйственной активности городского населения и структура потребляе- мых топливно-энергетических ресурсов. Отражается существующее по- ложение или проектные предложения. С другой стороны, определяется допустимая нагрузка на природные и антропогенные сообщества различных видов. Учитывается их производ- ственно-экономическая емкость, которая зависит от вида растительного сообщества. ДЕТ определяют поэтапно, оценивая систему критериев. |