Этапы развития стратегий по обращению с отходами

В 1970-е гг. (этап II) для борьбы с отходами начали применять концевые технологии, с помощью которых улавливались выбросы в атмосферу, очищались сточные воды, обезвреживались отходы, идущие на свалку. Благодаря использованию концевых технологий удалось значительно смягчить влияние объектов экономики и, прежде всего, промышленности на природную среду. В этот период началось нормирование выбросов и сбросов, возникла промышленная отрасль, производящая оборудование для защиты окружающей среды. Началось производство пылеуловителей, адсорберов и другого очистного оборудования.

Концевые технологии имеют ограниченную эффективность, требуют собственных расходов и не уменьшают производственные и бытовые отходы, а лишь переводят их из одной формы в другую (например, скруббер Вентури переводит пыль в шлам - смесь жидкости и твердых частиц).

Поскольку концевые технологии требуют свалочных емкостей, в конце 1970-х гг. (этап III) начинают развиваться технологии вторичного использования отходов, направленные, в конечном итоге, на создание малоотходного производства. Технологии вторичного использования снижают общее количество отходов и потребление нового сырья.

В 1990-е гг. берет начало принципиально новая стратегия по совершенствованию промышленных предприятий - стратегия создания малоотходного производства (полностью безотходное производство создать невозможно в принципе). Цель этой стратегии (этап IV) - экономически выгодное преобразование промышленного производства на основе локализации отходов в месте их образования и их использования с целью минимизации всех отходов. На рис. 3.22 показан принцип реализации такого производства.

Рис. 3.22. Принцип реализации малоотходного производства

В результате стратегии малоотходного производства удается уйти от принципа «загрязнитель - платит» к принципу «предотвращение загрязнения - выгодно».

Результаты внедрения малоотходного производства показывают, что в среднем 20-40% отходов и загрязнений можно избежать с использованием мер, не требующих капиталовложений (организационные меры и рационализация технологии). Снижения отходов еще на 30% можно достичь за счет капиталовложений в оборудование и технологии.

Кроме сокращения отходов, применение малоотходного производства позволяет сократить расходы на сырье, уменьшить расходы на концевые отходы, улучшить имидж предприятия, снизить негативное воздействие предприятия на человека и окружающую среду.

Наилучшие доступные технологии. В последние годы возникло и получило признание понятие наилучшие из достигнутых современные технологий (НИДСТ). НИДСТ - это технология, основанная на последних достижениях науки и техники, направленная на снижение негативного воздействия на ОС и имеющая практическое применение с учетом экономических и социальных факторов.

При определении НИДСТ следует принимать во внимание следующие основные положения:

• наличие сравнимых технологических процессов, производственного оборудования или методов эксплуатации, которые были успешно апробированы на промышленном уровне;

• стимулирование вовлечения в хозяйственный оборот
сбросов, выбросов и отходов, образующихся в процессе хозяйственной деятельности;

• исключение использования токсичного сырья;

• использование малоотходной технологии; объемы потребления и эффективность использования сырья (включая воду и энергоносители), применяемого в технологическом процессе;

• учет времени, необходимого для внедрения наилучших из доступных современных технологий;

• предотвращение аварий и сведение к минимуму их последствий для населения и ОС.

Вопрос выбора НИДСТ является ключевым для субъекта хозяйственной деятельности и должен соответствовать следующим основным требованиям:

1) оправданность применения данной технологии с точки зрения охраны человека и ОС, т.е. минимизация негативного техногенного воздействия;

2) соответствие технологии новейшим отечественным и зарубежным разработкам в данной отрасли производства;

3) экономическая и практическая приемлемость данной технологии для предприятия.

В России Федеральный закон «Об охране окружающей среды» позволяет, наряду со сложившейся практикой установления нормативов допустимых выбросов (ПДВ) и допустимых сбросов (ПДС) веществ, проводить техническое внедрение НИДСТ. Законом предусмотрено использование технологических нормативов, которые устанавливаются на основе наилучших существующих технологий (НСТ) с учетом экономических и социальных факторов. Терминологическая трактовка термина НИДСТ отличается от термина НСТ, применяемого в законе. Наилучшие из разработанных технологий часто могут быть недоступны для пользователей из-за отсутствия полного комплекта необходимого оборудования либо по финансовым причинам.

В Российской Федерации с 2010 г. приступили к разработке справочников НСТ, которые, по мнению Д. А. Медведева, должны носить «обязательный характер» для бизнеса.

Согласно ГОСТ 14.13-2007 «Экологический менеджмент. Оценка интегрального воздействия объектов хозяйственной деятельности на окружающую среду в процессе производственного экологического контроля» оценка работниками предприятия интегрального воздействия объекта хозяйственной деятельности на окружающую среду должна предусматривать оценку возможности использования НДТ (наилучшие доступные технологии, ранее - НИДСТ). С учетом возможных затрат и выгод необходимо принимать во внимание следующие ключевые соображения. НДТ должны быть ориентированы на комплексный подход к предотвращению или минимизации негативного техногенного воздействия и основаны на сопоставлении эффективности принимаемых мер по охране окружающей среды с затратами, которые несет хозяйствующий субъект для предотвращения или минимизации оказываемого им техногенного воздействия.

НДТ для объектов хозяйственной деятельности должны учитывать все технологические операции и соответствующее оборудование, а также специфику их воздействия на окружающую среду и затраты хозяйствующих субъектов.

При определении НДТ принимают во внимание следующие положения:

• использование малоотходных технологических процессов (технологические отходы должны составлять от 1,5 до 10% общего расхода сырья и материалов);

• использование токсичного сырья должно быть предельно уменьшено;

• сбросы, выбросы и отходы, образующиеся в процессе хозяйственной деятельности, должны быть по возможности вовлечены в хозяйственный оборот;

• используемые технологические процессы, производственное оборудование и методы его эксплуатации должны быть успешно апробированы на промышленном уровне;

• соответствие НДТ современному уровню научно-технического прогресса в контролируемой области;

• должно быть предусмотрено определение видов опасностей и снижение влияния на окружающую среду объемов выбросов, сбросов и отходов, других негативных воздействий, образующихся в процессе хозяйственной деятельности предприятий;

• должен быть четко обоснован период времени, необходимый для внедрения НДТ;

• должна быть произведена оценка объема потребления и эффективности использования первичного сырья (включая энергоносители), применяемого в технологическом процессе;

• должны быть предусмотрены возможности предотвращения аварийных ситуаций и сведения к минимуму их последствий;

• при внедрении НДТ должна быть использована информация, публикуемая специально уполномоченным государственным органом и международными организация
ми в области НДТ.

Дальнейшим развитием стратегии малоотходного производства является внедрение замкнутых промышленных циклов (ЗПЦ). По своей стратегии малоотходного производства ориентировано на отдельные предприятия, тогда как стратегия ЗПЦ (этап V) возможна лишь при взаимодействии группы промышленных предприятий.

ЗПЦ - подход индустриального развития, основу которого составляют циклы и сети из производителей, потребителей и организаций, занимающихся переработкой отходов, направленные на сохранение ресурсов и предотвращение загрязнений.

Из анализа стратегий ясно, что наилучшим способом защиты территории региона от негативного влияния объектов экономики является минимизация их отходов до нормативно допустимых значений, как за счет улучшения технологий, так и за счет использования внешних средств защиты, встроенных непосредственно в объекты.

Защита атмосферного воздуха от выбросов. Внешние средства защиты атмосферного воздуха от выбросов объектов экономики включают:

• очистку выбросов стационарных объектов экономики от примесей в специальных аппаратах и устройствах перед их поступлением в атмосферу;

• защитное зонирование территорий около объекта экономики;

• рассеивание очищенных выбросов в атмосферном воздухе;

• снижение и очистку выбросов автотранспорта.

Очистка отходящих газов от примесей. На объектах экономики применение получили следующие аппараты и устройства:

• сухие пылеуловители (циклоны, фильтры, электрофильтры, рукавные фильтры, адсорберы);

• аппараты мокрой очистки (скрубберы Вентури, барботажно-пенные пылеуловители, туманоуловители, абсорберы, хемосорберы);

• аппараты термической и каталитической нейтрализации газовых выбросов.

Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей и при одновременной очистке от твердых и газообразных отходов.

Системы рассеивания выбросов. Процесс организованного выброса и распространения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе зависит от ряда факторов. К ним, прежде всего, относятся параметры выбрасываемых газов:

1) мощность выброса. По мощности выброса источники делят на мощные, крупные и мелкие. К мощным источникам относятся, например, металлургические и химические заводы, заводы строительных материалов, тепловые электростанции. К мелким источникам - небольшие котельные, предприятия местной промышленности, трубы печного отопления;

2) температура выбрасываемых газов. Источники условно называют нагретыми, если температура выбрасываемой газовой смеси выше 50 °С; и холодными при более низкой температуре.

Весьма важными являются также геометрические параметры системы выброса и ее расположение в пространстве, а именно:

1) высота выброса. По высоте выбросов источники классифицируются на высокие (выше 50 м), средней высоты (от 10 до 50 м), низкие (2-10 м) и наземные (высотой менее 2 м);

2) геометрическая форма источника: точечная, линейная, плоская. Точечный источник выбрасывает загрязняющие вещества в атмосферу из отверстия; линейный источник -
из щели или из ряда линейно расположенных отверстий, плоский источник - с площади. Точечные источники используют для удаления загрязнений через выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие при условии, что выделяющиеся из них загрязняющие вещества при рассеивании не накладываются одно на другое на расстоянии
двух высот здания. Линейные источники - это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы;

3) расположение источника выброса. При расположении источники подразделяют на затененные и незатененные. Затененные, или низкие, расположенные в зоне аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним на высоте меньшей, чем две с половиной высоты здания; в результате обдувания строения ветром. При этом внутри зоны создается область пониженного давления и возникает циркуляция воздуха, вовлекающая в эту зону выбросы. Незатененные, или высокие, свободно расположены в воздушном потоке. К ним относятся трубы, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую две с половиной высоты здания.

4) По степени подвижности источники загрязнения подразделяются на стационарные и подвижные.

5) К метеорологическим факторам, определяющим величину концентрации примесей в факеле выброса, относятся: направление господствующих ветров, их скорость, температура и влажность атмосферного воздуха, наличие инверсии, осадков и др. Влияние метеорологических условий на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере проявляется по-разному при холодных и нагретых выбросах из высоких и низких труб, а также при наличии различных форм рельефа, создающих локальные микроклиматические особенности территории.

6) Важным фактором, влияющим на распространение примесей в атмосфере, является ветровой режим рассматриваемой территории. Скорость ветра по-разному влияет на рассеивание примеси, поступающей в атмосферу от различных типов источников выброса примесей. В зоне высоких источников выброса при слабом ветре концентрации примесей у земли уменьшаются за счет подъема факела выброса и уноса примеси вверх. Подъем примеси особенно значителен при нагретых выбросах. При сильном ветре начальный подъем примеси уменьшается, но происходит возрастание скорости переноса загрязняющих веществ по горизонтали.

7) Быстрому рассеиванию выбросов из низких источников способствуют большие скорости движения воздуха. При штиле и слабом ветре в приземном слое формируются наибольшие концентрации загрязняющих веществ. При этом зоны более высоких концентраций примесей создаются в подветренных зонах по отношению к источникам выбросов.

8) Влияние скорости ветра на загрязнение атмосферы имеет сложный характер, и для каждого источника существует некоторая опасная скорость ветра, при которой наблюдается максимальная концентрация примесей в приземном слое атмосферы.

9) Опасная скорость ветра, например, для мощных источников выбросов с большим перегревом дымовых газов относительно окружающего воздуха (таких, как ТЭС) составляет 5-7 м/с, для металлургических предприятий – 2-4 м/с. Для низких источников со сравнительно малым объемом выбросов и при низкой температуре отходящих газов она близка к 0,5-1 м/с.

В реальных условиях поступление загрязняющих веществ в атмосферный воздух может носить и неорганизованный характер. Неорганизованным называется выброс в атмосферу в виде потоков газа, возникающих в результате нарушения герметичности оборудования в местах загрузки, выгрузки, перегрузки или хранения продукта, при работе транспортных средств с ДВС и т.п.

Для предотвращения опасных загрязнений в приземном слое атмосферы определяют предельно допустимый выброс (ПДВ) в атмосферу. Этот норматив устанавливается для каждого источника выброса так, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы от данного источника (или от совокупности источников с учетом перспективы их развития) при рассеивании вредных веществ в атмосфере не превышало норм, по качеству воздуха. Нормативы допустимых выбросов определяются для каждого вещества отдельно.

Значение ПДВ (г/с) для одиночного источника с круглым устьем в случаях С ф < ПДК определяется по формуле

Существенно повлиять на величину допустимых выбросов веществ (ПДВ) при проектировании источника может высота трубы (H), которая определяется по формуле

Если из источника выбрасывается несколько различных загрязняющих веществ, то за высоту выброса принимается наибольшее из значений H, которые определены для каждого вещества в отдельности и для групп веществ с суммирующим вредным действием.

Увеличение высоты трубы всегда снижает уровень загрязнения приземного слоя. Однако такие решения допускаются только после полного использования всех доступных на современном уровне технических средств по сокращению выбросов. Их пользование на энергетических объектах труб высотой более 250 м, а на других производствах - более 200 м допускается только по специальному согласованию.

Если значение ПДВ по причинам объективного характера в настоящее время не может быть достигнуто, то вводится поэтапное снижение выбросов загрязняющих веществ от действующих предприятий до значений, обеспечивающих ПДК. На каждом этапе устанавливают лимиты допустимых выбросов - временно согласованный выброс (ВСВ).

Защитное зонирование. Ширина санитарно-защитной зоны (СЗЗ) от контура промышленной зоны до границы жилой застройки устанавливается в зависимости от класса предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяемых в окружающую среду загрязняющих веществ. Размер СЗЗ устанавливается:

• для предприятий с технологическими процессами - источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными и неприятнопахнущими веществами - непосредственно от
источника загрязнения атмосферы, а также от мест загрузки сырья или открытых складов;

• для тепловых электростанций, производственных и отопительных котельных - от дымовых труб.

В зависимости от класса размещаемого производства установлено пять вариантов санитарно-защитных зон, представленных в табл. 3.3.

Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена (но не более чем в три раза):

1) в случае использования неэффективных методов очистки выбросов в атмосферу;

2) при необходимости размещения жилой зоны с подветренной стороны по отношению к предприятию, в зоне возможного загрязнения;

3) в зависимости от розы ветров и других неблагоприятных метеорологических условий (частых штилей, туманов и др.);

4) в случае строительства новых, еще недостаточно изученных в санитарном отношении производств.

Таблица 3.3

Санитарно-защитные зоны

Размеры санитарно-защитной зоны могут быть уменьшены: при изменении технологии производства, совершенствовании технологического процесса, внедрении высокоэффективных и надежных в эксплуатации очистных устройств.

Уточнение размеров санитарно-защитных зон промышленных предприятий для различных направлений ветра проводится по формуле

где l ₀ - величина санитарно-защитной зоны в соответствии с санитарным классом предприятия, м; Ф - фактор направленности ветра в конкретном направлении относительно среднегодовой розы ветров (Ф > 1).

Вывод объектов экономики из селитебных зон. На современном этапе развития экономики считается целесообразной защита от опасных производственных объектов, осуществляемая их выводом из густонаселенных городов и регионов в зоны невысокой плотности населения.

Так, в Москве давно одобрена идея вывода промышленных предприятий из центральной части города. Однако из 600 производств, которые еще в 1980-е гг. должны были покинуть город, к настоящему времени закрыты только шесть. Сейчас правительство Москвы приступило к формированию в столице так называемых промзон на территориях пустырей рядом с автомобильными и железнодорожными трассами. Предполагается создать 26 таких промзон.

Снижение выбросов автотранспорта. Для решения проблемы негативного влияния автотранспорта на состав атмосферы в городах и селитебных зонах используют нормирование и контроль токсичности выбросов.

Классификация топлива, принятая в России, определяется количеством серы в его составе. Так, в бензинах третьего класса содержится 150 мг/кг серы, четвертого класса - 50, а пятого - всего 10 мг/кг. Таким образом, чем выше класс топлива, тем ниже концентрация вредных веществ в его составе и в продуктах сгорания. Эта классификация соответствует международной европейской классификации «Евро».

Легкие автотранспортные средства массой от 0,4 до 3,5 т и числом пассажиров до 8, помимо места водителя, имеют в соответствии с действующими Правилами 83 ЕЭК ООН нормативные требования, приведенные в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Нормы токсичности выбросов с ОГ двигателей (дизелей)