Решетько М.В. Рациональное природопользование. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

101

4.5.2. Очистка сточных вод в естественных условиях

Очистку сточных вод в природных условиях обычно ведут на по-

лях фильтрации или орошения и в биологических прудах.

Суть очистки на полях фильтрации состоит в том, что при просачи-

вании жидкостей через почву специально выделенных участков в ней

адсорбируются взвешенные и коллоидные вещества, способствующие

развитию в почвенных порах микробиологической пленки, которая

окисляет задержанные органические соединения, превращая их в мине-

ральные композиции.

Поля фильтрации предпочтительнее располагать на земельных уча-

стках со слабовыраженным рельефом, имеющих уклон около 0,01 при

суглинистых грунтах и до 0,05 – на песчаных. Для улучшения условий

эксплуатации и увеличения допустимой нагрузки на них рекомендуется

кратковременное (0,25–0,30 ч) отстаивание сточной жидкости. Допус-

тимая нагрузка

по объему стоков на поля фильтрации зависит от многих

факторов (климатических условий района, структуры и состава почв,

уровня грунтовых вод, характера загрязнения сточных вод и т. п.), по-

этому она колеблется в весьма широких пределах (50–200 м

/га в сут).

Сбор и отвод профильтрованных сточных вод производят с помощью

открытых (канавы) и закрытых (трубы) дренажных устройств. При оп-

тимальных температуре, рН, водопроницаемости почв и других факто-

рах эффективность очистки может составить более 80 % по минерали-

зации органических веществ, свыше 90 % по взвешенным соединениям,

более 40 % по азотным при недостаточной дефосфотации

и средней

степени обеззараживания.

Поля орошения отличаются от полей фильтрации тем, что они яв-

ляются сельскохозяйственными угодьями. В этом случае, помимо очист-

ки стоков, преследуется цель утилизации в интересах сельского хозяйст-

ва веществ (органики и микроэлементов), в них содержащихся. Пропуск-

ная способность полей орошения обычно составляет 15–25 м

/га сут. На-

ряду с очисткой сточных вод орошение ими зачастую обеспечивает по-

вышение урожая зеленой массы, например на пастбищах и в овощевод-

стве. Использование сточных вод для целей орошения известно с древ-

них времен. Особенно широкое применение оно получило с середины

XIX века. В России первые поля орошения были устроены

в конце XIX в.

(Одесса, Киев, Москва). По отношению к населенным пунктам их реко-

мендуется располагать с подветренной стороны, не ближе 300 м от гра-

ницы застройки. При этом необходимо предусматривать лесную защит-

ную зону. В европейских странах на сельскохозяйственные поля в каче-

стве удобрений направляют в среднем до 33 % осадков городских сточ

ных вод (в Израиле – 66 %), и этот путь при соответствующем уровне

102

культуры производства считается наиболее перспективным. В России

это направление в общем не развивается [11].

Биологические пруды – искусственные водоемы в естественных

или искусственных углублениях, в которых для очистки стоков исполь-

зуют естественные процессы. Пруды могут применяться как для очист-

ки, так и для доочистки вод, прошедших биохимическую обработку.

Второй вариант имеет преимущественное распространение

. Если требу-

ется еще более глубокая очистка, то стоки после прудов дополнительно

фильтруют через песчаные фильтры. По технико-экономическим сооб-

ражениям пруды целесообразно применять для относительно неболь-

ших объемов жидкостей (до 5–6 тыс. м

/сут). Качество очистки вод в

биопрудах, в соответствии с нормами Европейского союза, должно со-

ставлять по БПК

25 мг/л, по ХПК 125 мг/л (другие параметры не нор-

мируются). Главное достоинство данных систем – малолюдность техно-

логии, осадок можно удалять 1 раз в год или реже. К недостаткам этих

сооружений следует отнести низкую окислительную способность, се-

зонность работы, потребность в больших территориях, неуправляемость

и затрудненность очистки. Различают пруды с естественной

и искусст-

венной аэрацией, одно- и многоступенчатой. Наиболее эффективны

3–4-ступенчатые пруды, в которых первая ступень составляет отстойную

часть, рассчитанную на 6–24 ч пребывания воды. Глубина последней в

активной части очистного пруда не должна быть более 1 м, чтобы не соз-

давать ее обескислороживания в придонных слоях. Значительное сокра-

щение площади биологического пруда

достигается искусственной аэра-

цией. В частности, для примесей спиртов, фенолов, альдегидов, жирных

кислот продолжительность полного окисления сокращается с 40–60 до

12 сут. Глубину прудов не менее 3–4 м, чтобы избежать размывания дна

мощными циркуляционными потоками. В странах с относительно мяг-

ким климатом биологические пруды получили значительное распростра-

нение. Так, в США их насчитывается 5000,

Франции – 2500, Германии –

1000. При наличии местных условий для интенсификации процессов

жизнедеятельности микроорганизмов воду, выходящую из биопрудов,

следует пропускать через заросли прибрежно-водной высшей раститель-

ности. Растительность в вегетационный период практически полностью

извлекает из воды соединения азота, чем защищает ее от эвтрофикации.

Очистка сточных вод на растительных участках от органических соеди-

нений (

хлорбензол, хлорфенол, бензол, этилбензол и пр.) достигает

94–100 %, БПК – 85–95 %, взвешенных веществ – 97,0–98,5 %. Способ

известен около 40 лет. В мире в настоящее время функционирует более

1000 таких природных и построенных человеком участков. в том числе

около 600 в США, 250 в Европе и 30 в СНГ [11].

103

4.5.3. Очистка сточных вод в искусственных условиях

Сооружения биохимической очистки по признаку закрепления в

них активной биомассы можно разделить [11] на три группы:

• биомасса фиксируется на неподвижном материале;

• активная биомасса находится в воде в свободном (взвешенном)

состоянии;

• сочетаются оба варианта.

Удержание (иммобилизация) микробной массы в потоке и ее кон-

центрирование обеспечивают высокие скорости процесса. Для получе

ния стандартных одинаковых размеров частиц биосорбентов иммобили-

зацию биоматериала проводят на различных носителях. В их качестве

используют полимерные вещества (полиэтилен, полипропилен), части-

цы угля, магнитные и ферромагнитные частицы, другие материалы.

Рис. 4.16.Схема биологического фильтра [11]:

1, 3, 7 – трубопроводы, 2 – фильтр, 4 – водораспределительное устройство,

5 – загрузка

1. К устройствам с иммобилизированной загрузкой относятся био-

фильтры. Как и в физических способах, фильтрование в данном случае

реализуют либо в глубине фильтрующего материала, либо на его по-

верхности. Впервые оно было применено в конце в. Биофильтры по

способу поступления воздуха в толщу загрузки делят на сооружения с

естественной и принудительной

подачей воздуха. В биофильтрах с при-

нудительной подачей воздуха (рис. 4.16) сточная вода по трубопроводу

3 поступает в фильтр 2, через водораспределительное устройство 4 рав-

104

номерно разбрызгивается по площади фильтра, а далее проходит через

загрузку 5. Для интенсификации окисления органических примесей че-

рез трубопровод 1 и опорную решетку 6 подается сжатый воздух в про-

тивоток с направлением фильтрования. Очищенная вода выводится из

фильтра через трубопровод 7. Производительность таких биофильтров

достигает 50 тыс. м

/сут. Биофильтры успешно применяют для очистки

сточных вод различных производств.

2. К устройствам с биомассой в свободном (взвешенном) состоянии

относят аэротенки и метатенки.

Аэротенки, впервые построенные в начале XX века, применяют для

биохимической очистки значительных количеств сточных вод. Окисли-

тельная мощность аэротенка составляет 0,5–1,5 кг БПКполн в сутки на

1м

полезного объема сооружения. Начальная концентрация органиче-

ских загрязнителей в стоках, поступающих в аэротенки, не должна пре-

вышать 1000 мг/л, продолжительность их пребывания равна 4–8 ч.

Классификация аэротенков по гидродинамическому режиму работы –

аэротенки идеального вытеснения (аэротенки-вытеснители), идеального

(полного) смешения (аэротенки-смесители) и промежуточные;

В аэротенке-вытеснителе сточные воды и ил впускают

в его торцо-

вую часть, а прошедшую очистку воду и ил выпускают из другой тор-

цовой части. Воздух подают, как правило, от компрессорной станции

через воздухораспределительные устройства. Эти сооружения исполь-

зуют, если БПК сточных вод не превышает 500 мг/л.

Аэротенки-смесители используют для очистки более концентриро-

ванных сбросов, особенно с резко

колеблющимся составом. В этих со-

оружениях сточные воды и ил подводят и отводят равномерно вдоль

длинной стороны сооружения. Однако качество воды может оказаться

несколько ниже, поскольку существует вероятность попадания части

только что поступившего стока в отводную систему.

В аэротенки промежуточного типа сосредоточенно подают либо

воду (чаще всего), либо ил с

отводом смеси в конце сооружения. Аэро-

тенки промежуточного типа имеют основной недостаток аэротенков-

вытеснителей: отсутствие оптимальных условий по кислородному ре-

жиму в сооружении.

В аэротенках всех типов используют аэрацию. В целом аэротенки пред-

ставляют значительные по габаритам сооружения. Так, двух-, четырехкори-

дорные аэротенки- вытеснители имеют размеры В х Н х L = 9 х

5 х 114 м.

Число конструкций аэротенков непрерывно возрастает. Для отделения

от очищенных сточных вод активного ила служат вторичные отстойни-

ки горизонтального, радиального и вертикального типов.

105

Метатенки предназначаются для реализации анаэробных методов

биохимической очистки (в отсутствие кислорода). Их применяют для

удаления органических веществ из сильно концентрированных сточных

вод или анаэробного сбраживания осадков.

В настоящее время насчитывается множество установок анаэроб-

ной очистки, прежде всего в агропромышленном и химическом ком-

плексах, в муниципальном хозяйстве стран с тропическим (Индия, Бра

зилия, Колумбия) и субтропическим (Португалия и др.) климатом. Об-

щее число систем анаэробной обработки только в Европе достигло 3500.

На них ежегодно обрабатывается 1 млрд м

стоков. Преимущества –

Анаэробные технологии требуют более низких общих затрат, электро-

энергии, ила, меньших площадей. К их недостаткам относится медлен-

ный рост анаэробных, особенно метановых, бактерий. Для выхода на

стабильный режим работы иногда требуется до нескольких месяцев.

Для анаэробной очистки наиболее оптимальны температура

20–40 °С и сточные воды следующего состава, мг/л

: ХПК – 1000–10000;

БПК – 50–5000; взвешенные вещества – до 5000. Конструктивно метатенк

представляет собой цилиндрический (диаметром до 20 м и более) или

прямоугольный железобетонный резервуар с коническим днищем и гер-

метичным перекрытием. Впуск свежего осадка производят по трубе. Вы-

деляющийся из метатенка газ содержит, об. %: СН

– 60–65; СО

– 16–34;

и Н

– по 0–3. При необходимости ил в метатенке подогревают.

3. К числу устройств с комбинацией иммобилизированных и сво-

бодных микроорганизмов относятся биосорберы и биоконтакторы.

Биосорберы представляют собой реактор, сочетающий псевдоожи-

женный и фильтрующий слои. Удаление взвешенных и окисление орга-

нических веществ происходят при фильтрации жидкости в восходящих

потоках через слой угля, на поверхности

которого находятся микроор-

ганизмы. Биосорберы обеспечивают удаление примесей на 80–100 %,

снижение цветности на 75–100 % и содержания аммонийного азота на

82–96 %.

Биоконтактор – это вращающийся сетчатый барабан, заполненный

насыпной загрузкой из пластмассовых элементов различной конфигура-

ции и размещенный в аэротенках в полупогруженном состоянии. Опыт-

но-промышленный образец биоконтактора использован, в частности, для

очистки сточных вод

сахарного завода в России. Биоконтактор диамет-

ром 1,5м, длиной 2 м и с частотой вращения 2 мин был погружен в аэро-

тенк на 0,4 D. Окислительная мощность установки за 12-часовой период

оказалась почти в два раза большей. Степень очистки по БПК

полн

при ис-

ходной концентрации 300–2625 мг/л составила 90–95 %. Контактор не-

сколько иной конструкции в сочетании с аэротенком используют в г. Си-

106

та (Италия). В нем на общем валу размещено 108 полиэтиленовых дисков

диаметром 2,3 м. Степень удаления ХПК составляет 80–90 % [11].

4.5.4. Направления интенсификации биохимической очистки

В последнее время разрабатывается ряд направлений интенсифика-

ции биохимической очистки сточных вод и улучшения ее технико-

экономических показателей. К факторам интенсификации для аэротен-

ков относятся использование окситенков, применение ультразвука,

двухстадийная технология анаэробного сбраживания, сочетание ана-

эробно-аэробных методов и некоторые другие [11]. Окситенки – моди-

фикация аэротенков, в которые вместо сжатого воздуха подают

кисло-

род при повышенной концентрации активного ила, что позволяет суще-

ственно интенсифицировать процесс очистки. Дозу активного ила в ок-

ситенке можно повышать до 15 г/л, концентрацию растворенного ки-

слорода – до 10 мг/л, скорость биохимического окисления увеличивает-

ся в 5–10 раз, степень использования кислорода достигает 95 %. Обос-

нованный выбор того или иного метода

биохимической очистки может

быть выполнен лишь на основании детальных технико-экономических

расчетов применительно к особенностям конкретного региона.

107

5. УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ

5.1 Структура механизма управления природопользованием и охраной ок-

ружающей среды

Начнем анализ механизма управления природопользованием и ох-

раной окружающей среды с характеристики данного понятия (по [17]).

Механизм управления природопользованием и охраной окружаю-

щей среды представляет собой целостную совокупность методов и ин-

струментов управления, с помощью которой организуются, регулиру-

ются и координируются процессы

охраны окружающей среды и приро-

допользования в совокупности с производственными и социально-

экономическими процессами, воспроизводится качество окружающей

среды как специфическое общественное благо, удовлетворяются сырье-

вые и экологические потребности общества.

Механизм управления природопользованием и охраной окружаю-

щей среды представляет собой (что вытекает и из приведенного нами

определения) составное звено механизма управления экономикой

в це-

лом. И, как таковое, он имеет ту же структуру, базируется на тех же

концептуальных подходах и принципах, что и система социально-

экономического управления в целом. Из этого вытекает необходимость

согласования методов социально-экономического и экологического

управления. Так, если в странах с переходной экономикой в процессе

рыночных реформ утверждаются

экономические методы управления и

регулирования, то аналогичные подходы в своей принципиальной осно-

ве должны реализовываться и в области экологического регулирования.

Вместе с тем механизм управления природопользованием отражает

и специфические черты этой сферы деятельности, о которых речь пой-

дет чуть ниже. А пока напомним, какова структура сферы природополь-

зования и охраны окружающей

среды как объекта управления.

С известной долей условности сфера природопользования и охраны

окружающей среды может быть представлена в виде четырех блоков

взаимосвязанных отраслей и производств. Первый из них образован со-

вокупностью природохозяйственных отраслей, специализированных на

выявлении, учете, охране и воспроизводстве отдельных природных ре-

сурсов или их сочетаний. Второй блок представлен

экологическими

подразделениями (цехами, отделами, службами и т. п.) предприятий

различной отраслевой принадлежности. Эти подразделения производст-

венного сектора экономики выполняют функции по нейтрализации (со-

108

кращению) негативных последствий его деятельности для состояния

окружающей среды. Данная задача решается в ходе эксплуатации очи-

стного и пыле-, газоулавливающего оборудования, установок по сбору,

переработке и хранению отходов производства и вторичных ресурсов,

путем внедрения экологически чистых технологий и т. п.

Третий блок экологической сферы состоит из специализированных

предприятий и отраслей экологической

инфраструктуры, которые за-

вершают решение задачи обеспечения необходимого уровня безопасно-

сти производства и потребления. И, наконец, относительно недавно

сформировавшийся четвертый блок, который еще именуют сферой

экологического бизнеса, включает природоохранные машино- и прибо-

ростроительные производства, фирмы, специализирующиеся на изго-

товлении и обслуживании систем экологического мониторинга, строи-

тельные компании природоохранного профиля, а

также сектор оказания

экологических, включая консультационные, услуг.

Методы управления природопользованием и охраной окружающей

среды с принципиальной стороны должны охватывать все эти четыре

взаимосвязанных блока отраслей и производств. Однако на практике

основное внимание уделяется второму и третьему из данных блоков, а

именно: экологическому аспекту деятельности предприятий разнооб-

разных отраслей и секторов, а

также функционированию экологической

инфраструктуры. Что касается четвертого блока, то, поскольку его зве-

нья интегрированы в соответствующие машино-, приборостроительные

и т. д. сектора экономики, методы управления этим блоком, как прави-

ло, не выделяются в качестве самостоятельного объекта анализа.

Механизм управления любой областью хозяйственной деятельно-

сти, как это вытекает из общей теории

управления, может осуществ-

ляться и эффективно функционировать в единстве таких основных

функций, как организация, планирование, прогнозирование, регулиро-

вание, учет и контроль. Только при выполнении всех этих функций в

необходимом объеме соответствующая система инструментов может

считаться в полном смысле управляющей.

Конкретные методы осуществления основных функций управле-

ния, выбор организационных структур и механизмов

во многом опреде-

ляются особенностями объекта управления. В нашем случае – особен-

ностями сферы природопользования и охраны окружающей среды. Эти

особенности в основном сводятся к следующему:

• Инфраструктурный характер продукции и услуг природоохран-

ной сферы. Как известно, данная сфера выполняет важные инфраструк-

турные функции, обслуживая воспроизводственный процесс в целом.

Ею предоставляются

услуги и производится своеобразная продукция в

109

виде необходимого уровня качества окружающей среды, в котором ну-

ждаются все сектора экономики и хозяйствующие субъекты. Соответст-

венно, задачи охраны окружающей среды и воспроизводства ее качества

как специфического общественного блага не могут быть возложены

лишь на отдельные предприятия или отрасли, в их решении должны

принимать участие все природопользователи. Соответственно, и методы

экологического управления также должны распространяться на эконо-

мику в целом, быть методами управления тем, что сегодня называют

большой экономикой.

• Длительность основных воспроизводственных процессов в сфе-

ре природопользования и охраны окружающей среды как результат пе-

реплетения их экономических и естественных сторон. Напомним, что,

например в лесном, водном, да частично и

в рыбном хозяйствах, вос-

производственный процесс может длиться десятилетия. Этим обуслов-

ливаются существенный временной разрыв между направляемыми в

природоохрану и природовосстановление затратами и получаемыми ре-

зультатами, а также высокая степень неопределенности и риска, сопро-

вождающая многие управленческие решения.

• Особая комбинация общественной и частной систем имущест-

венных прав как следствие принадлежности

многих объектов природо-

пользования к общественным экологическим благам и ресурсам совме-

стного применения.

• Специфика сочетания рыночных и административно-

контрольных инструментов управления, предопределяемая наличием в

сфере природопользования и охраны окружающей среды многочислен-

ных рыночных провалов. Ограниченная способность рыночных инстру-

ментов адекватно выразить общественную ценность многих экологиче-

ских благ и услуг

и связанная с этим целесообразность более широкого

применения натуральных показателей и нормативов.

• Относительно (с другими секторами экономики) более высокая

роль государства и его институтов в механизме управления природо-

пользованием и охраной окружающей среды и как следствие – настоя-

тельная необходимость отработки специальных механизмов (включая

социально-политические), нейтрализующих негативные стороны госу-

дарственного

воздействия на эту сферу.

С учетом реально существующей сложности сферы природополь-

зования и охраны окружающей среды эффективное управление ею мо-

жет быть обеспечено лишь при применении самых разнообразных под-

ходов и приемов. Среди них – административно-контрольные, экономи-

ческие, включая рыночные, финансово-налоговые, а также социально-

110

политические, психологические, морально-нравственные и др. инстру-

менты.

Институциональная основа механизма управления природопользо-

ванием и охраной окружающей среды, в основном, представлена:

• системой имущественных прав на экологические блага, природ-

ные ресурсы и объекты экологической инфраструктуры;

• совокупностью органов экологического контроля и управления

(государственных, федеральных и региональных, а также частных).

Административно-

правовая и экономическая составляющие меха-

низма управления природопользованием и охраной окружающей среды

нуждаются в определенных обеспечивающих подсистемах. В их числе –

подсистемы кадрового, научно-технического и информационного обес-

печения.

Особо подчеркнем, что применение в странах рыночно ориентиро-

ванных инструментов охраны окружающей среды требует качественно-

го обновления информационной базы подготовки и принятия

управлен-

ческих решений. На макроуровне с этой целью необходимо завершение

формирования интегрированной системы национального счетоводства.

На микро- и региональном уровнях решение этих задач связано с мо-

дернизацией системы обязательной статистической отчетности [17].

Подробнее практические методы управления природопользованием и

охраной окружающей среды (инструменты экологического управления)

будут рассмотрены в главе 5.3 настоящего пособия.

5.2. Полномочия

органов государственной власти в сфере природополь-

зования и охраны окружающей среды

Состояние окружающей природной среды во многом зависит от то-

го, как налажен механизм управления в государстве и как реализуется

экологическое законодательство. Органы государственной власти Рос-

сийской Федерации ответственные за охрану окружающей среды в по-

следнее время подвергались неоднократной реорганизации. Поэтому

важно проанализировать ответственность государственных органов в

данной сфере.

Определим распределение полномочий органов исполнительной

власти Российской Федерации в сфере природопользования и охраны

окружающей природной среды сложившееся в результате администра-

тивной реформы 2004 года. Проанализируем: распределение функций

между министерствами и ведомствами; практическую реализацию

функций; природоохранное законодательство Российской Федерации.