Методы очистки и рекультивации почв

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет»

ФАКУЛЬТЕТ Морского приборостроения

КАФЕДРА Экологии

Реферат

 Методы очистки и рекультивации почв.

ВЫПОЛНИЛ      ____________     / Силинский Виталий Юрьевич /

                                         (подпись)                                              (ф., и., о)

РУКОВОДИТЕЛЬ ____________    / Бокатов Антон Юрьевич/

                                           (подпись)                                             (ф., и., о)

2012 г.

Почва — особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным взаимообусловленным воздействием гидросферы, атмосферы и организмов. В. В. Докучаев — основоположник современного научного почвоведения — сформулировал «понятие о почве как вполне самостоятельном естественноисторическом теле, которое является продуктом совокупной деятельности:  грунта, климата, растительных и животных организмов, возраста страны, рельефа местности, воды (почвенные и грунтовые) и хозяйственная деятельность человека».

Забота партии и правительства о почве нашла отражение в принятых 13 декабря 1968 г. Верховным Советом СССР «Основах земельного законодательства Союза ССР и союзных республик» и Новой (1977) Конституции СССР. В статье 12 Конституции записано: «Колхозы, как и другие землепользователи, обязаны эффективно использовать землю, бережно относиться к ней, повышать ее плодородие».

Учение о почве.

Изучение почвы, ее свойств началось в глубокой древности, с начала занятия человека земледелием. По сохранившимся археологическим и историческим памятникам первые представления о почве, о способах ее использования уже имелись в первобытном обществе.

Попытки оценить различные почвы делались в III тысячелетии; до н. э. в Китае, в древнем Египте и древней Греции. Навоз, фекалии, птичий помет, остатки рыб применялись в качестве удобрений в древнем Китае, Египте, Мексике и другие странах. В древнем Китае, античной Греции и Риме в IV в. до н. э. уже имелись книги с описанием почв. Марк Порций Катон в своей книге «Земледелие применительно к территориям Рима» пишет о разновидностях почв (красная, глинистая, мягкая черная, белая «гнилая земля»), дает рекомендации по выращиванию на них тех или других растений и агрономическим приемам обработки почв.

Еще в XVI—XVII вв. в европейской литературе господствовало мнение, что главным источником питательных веществ, для растений является вода, а почва играет роль вместилища корней и лишь механически поддерживает растения в вертикальном положении. Впервые мнение о том, что почва снабжает растения питательными веществами — солями, как полагают, высказал французский ученый Б. Палисси. Эту мысль позднее на основании экспериментальных данных подтвердили Глаубер, Вудворт, Боеркаев и др. Научное представление о механизме минерального питания растений, о значении углекислоты и азота воздуха, роли воды в почве стало развиваться учеными только в XVII—XVIII. Этому способствовало не только накопление эмпирических знаний и наблюдений, но и интенсивное развитие естественных и физико-математических наук. Большое значение в развитии учения о почве имели работы М. В. Ломоносова. По его мнению, почва — продукт воздействия растений на горные породы. Перегной он рассматривал как результат биологических процессов. Ломоносов считал, что питание у растений не только воздушное, водное, но и минеральное.

Следовательно, к концу XVIII в. была доказана несостоятельность теории водного питания растений. На смену ей в начале XIX в. пришла гумусовая теория Альбрехта Тэера. По этой теории растения могут питаться только органическими веществами почвы и водой. Ошибочная по своему содержанию гумусовая теория тем не менее в тот период сыграла положительную роль: она привлекла интерес ученых к изучению гумуса почв, к травосеянию и органическим удобрениям. А. Тэер был одним из основоположников многопольных севооборотов, организатором первого высшего агрономического учебного заведения.

В первой половине XIX в. немецкий химик Юстус Либих в книге «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений» сформулировал минеральную теорию питания растений, согласно которой растения усваивают из почвы минеральные вещества, из перегноя — только углерод в виде углекислоты. Следовательно, запас минеральных веществ в почве ограничен, каждый новый урожай истощает почву. Для ликвидации дефицита элементов в почву необходимо вносить минеральные удобрения.

Введение в практику сельского хозяйства применение минеральных удобрений — важный этап в развитии земледелия. К. А. Тимирязев назвал это «величайшим приобретением науки». Крупным недостатком теории Ю. Либиха было неправильное представление о почве как простом резервуаре элементов питания растений.

Во второй половине XIX в. человечество уже располагало обширными сведениями о почве, о ее структуре, свойствах. Однако подлинной науки о почве как едином целом все еще не существовало.

Представление о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами, было создано в последней четверти XIX в. замечательным русским ученым В. В. Докучаевым - основателем современного почвоведения.

В 1883 г. был опубликован классический труд В. В. Докучаева «Русский чернозем», в котором было изложено совершенно новое представление о почве как особом естественноисторическом теле, формирующемся под воздействием комплекса почвообразующих факторов (почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф и возраст). Учение В. В. Докучаева о зонах природы и почвенных зонах, о факторах почвообразования, о почве как особом естественноисторическом теле, представленном совокупностью генетических горизонтов,—теоретическая основа современного почвоведения. В. В. Докучаев разработал новые методы исследования и картографии почв, предложил первую научную генетическую классификацию почв.

В дальнейшем учение о почве развивали ученики и последователи В. В. Докучаева. Большой вклад внесли работы В. И. Вернадского — крупного минеролога, одного из основоположников геохимии и создателя учения о биосфере, а также почвоведы: К. Д. Глинка,

М. Н. Сибирцев, Г. Н. Высоцкий. Н. М. Сибирцев — автор первого, учебника генетического почвоведения.

Методы  восстановления и очистки  почв.

Организационные мероприятия.

В России, где господствует общественная собственность на средства производства, государство проводит огромную работу по охране природы, в том числе по борьбе с эрозией почвы, ее засолением, заболачиванием и загрязнением. Решение этих вопросов регламентируется специальными законами, принятыми Верховным Советом СССР: «Основами Земельного законодательства Союза ССР и Союзных республик» (1968), «Основами законодательства СССР и Союзных республик о здравоохранении» (1968), а также соответствующими законами и кодексами союзных республик. В июле 1975 г. Верховный Совет СССР принял «Основы законодательства Союза ССР и Союзных республик о недрах».

Ответственность за охрану почвы в нашей стране несут те организации, которым предоставлено государством право пользования землей.

В результате осуществления комплекса плановых мероприятий, в нашей стране достигнуты значительные успехи по охране почвы, повышения ее плодородия.

Система законодательных, организационных и санитарно-технических мероприятий, направленных на предупреждение загрязнения почвы промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми отбросами (мусор жилых домов и учреждений, отходы и отбросы промышленных предприятий и т. д.), называется санитарной охраной почвы.

Организация очистки населенных мест.

Под очисткой населенных мест понимается комплекс мероприятий по собиранию, удалению, обезвреживанию и утилизации твердых и жидких хозяйственно-бытовых и производственных отбросов.

К числу жидких отбросов относятся: нечистоты (фекалии и моча, содержимое выгребов); помойные воды (грязные воды от мытья тела, стирки белья, мытья овощей, посуды, полов, жидкие остатки пищи), а также промышленные хозяйственно-фекальные сточные и атмосферные воды.

В состав твердых отбросов входят мусор из жилых и обществ венных зданий, отбросы от промышленных и пищевых предприятий, дворовый и уличный смет, строительный мусор и др.

Количество отбросов зависит от величины города, характера используемых отопительных систем и вида топлива, развития сети общественного питания, благоустройства, климата в данной местности и т. д.

Развитие производства бытовых товаров и повышение уровня их потребления ведет к значительному росту количества отходов. Считают, что в среднем во всех развитых странах на 1 человека приходится 200—300 кг, а в США до 700 кг бытового мусора в год.

В городах нашей страны за год накапливается до 30 млн. т бытового мусора, в том числе в Москве до 1,5 млн. т, из них 1 млн. т отходов. Основными составляющими бытового мусора являются бумага, упаковочные материалы. В 1970 г. население США выбросило 5 млрд. жестяных банок из-под консервов, 30 млрд. стеклянных банок и бутылок, 4 млн. т пластмассы. Во всем мире количество пластмасс в отбросах увеличивается год от года.

Для предупреждения возможного неблагоприятного влияния отбросов на здоровье человека и условия его жизни в каждом городе и других населенных пунктах организуется санитарная очистка территории — система мероприятий, обеспечивающих сбор, удаление и обеззараживание любых отбросов, а также уборка улиц и площадей в любое время года. Самое важное в организации санитарной очистки территории — устранение возможности соприкосновения человека с отбросами.

За своевременную очистку территории населенного пункта несут юридическую ответственность коммунальные органы. Санитарная очистка осуществляется по генеральной схеме. В ней должны быть указаны места расположения сооружений по очистке, транспортных баз, сливных, перегрузочных и моечных станций, места обеззараживания сточных вод, твердых, жидких отбросов. Система санитарной очистки должна обеспечивать максимально быстрое удаление отбросов после их образованиями охватывать всю территорию населенного пункта.

Самой современной системой удаления фекально-хозяйственных, промышленных и других жидких отбросов является канализация: отбросы по трубам отводятся (сплавляются) за населенный пункт, где очищаются, утилизируются и спускаются в водоем.

Сбор и удаление отбросов.

Первым этапом очистки является ежедневный сбор отбросов во всех местах после их образования. Для этого в домовладениях предусматривается устройство следующих установок и сооружений:

1)Люфтклозеты в первом, втором, третьем, т. е. холодном, умеренном и теплом климатических районах и дворовые уборные в четвертом, жарком климатическом районе в одно- и двухэтажных домах, не имеющих канализации.

2)Мусоропроводы в домах в пять этажей и выше. Основными элементами мусоропровода являются: ствол, загрузочные клапаны, мусороприемная камера, система очистки и вентиляции. Домовый мусор через загрузочные клапаны подается в вертикальный ствол и под действием силы тяжести поступает в расположенную у основания ствола мусороприемную камеру.

3)Мусоросборники  дворовые и квартирные. Тип и ёмкость мусоросборников зависит от количества накапливающихся отходов, типа и этажности застройки, а также от способа загрузки и вывоза мусора. В малоэтажной застройке для сбора мусора применяются мусоросборники разной емкости. Наиболее распространенными являются бачки емкостью ПО—120 и 210—220 дм3. Их целесообразно размещать по несколько штук на территории двора или кварталам. В последнее время в Москве и других крупных городах для сбора мусора успешно используются металлические контейнеры емкостью: 500—600 л.

4)Для приема жидких нечистот в неканализованных участках 
в домах с люфтклозетами служат дворовые помойницы.

Важным элементом санитарной очистки является удаление отбросов. При вывозной системе все твердые отходы, а в местностях, где отсутствует канализация, и жидкие нечистоты транспортом вывозятся в специально отведенные места для обеззараживания и утилизации в установленные сроки: твердые отбросы — не реже трех раз в неделю, желательно ежедневно, а жидкие — не реже одного-двух раз в месяц.

В нашей стране в большинстве городов применяется планово-регулярная или, как ее принято называть, коммунальная очистка. Сущность ее состоит в том, что удаление отбросов с мест их сбора производится в единые установленные сроки независимо от фактического накопления отбросов без заявок или вызова транспорта. Транспорт в установленные сроки по определенному маршруту объезжает кварталы города и забирает имеющиеся отбросы. В зависимости от местных условий вывоз отбросов может производиться по системе несменной и сменной посуды.

При системе несменной посуды мусор из дворовых сборников пересыпается в заднюю часть кузова машины. При помощи транспортера внутри кузова мусор передвигается вперед и заполняет всё его пространство. При системе сменной посуды отбросы погружаются на транспорт в тех же контейнерах-сборниках, в которые они собираются во дворе. Для сбора контейнеров используются так называемые контейнерные машины, которые при помощи подъёмного крана забирают контейнеры с мусором емкостью 0,8 м3 и устанавливают их по 6 штук на машину, оставляя взамен пустой контейнер.

В некоторых городах используется так называемая поквартирная очистка, т. е. система поквартирного сбора мусора, без дворовых сборников. Эта система впервые претворена в жизнь в городах Донбасса. Сущность ее заключается в том, что мусор собирают в квартирные сборники, а затем жители в установленное время загружают его непосредственно в транспорт очистки. В частности, эта система не всегда удобна для жителей в связи с ограниченностью времени выноса мусора из квартир. Весьма значительным недостатком, безусловно, является низкая производительность мусоровозных машин.

Ни один из применяемых в настоящее время способов сбора и удаления отходов сам по себе не является полностью приемлемым как по санитарно-гигиеническим, так и по технико-экономическим показателям. Несомненно, эти методы в ближайшем будущем будут заменены другими, более прогрессивными. В последнее время в нашей стране разработаны и испытаны аппараты для дробления мусора с последующим сплавом его через канализационную сеть. Этот метод удаления отходов с санитарной точки зрения имеет преимущества перед вывозной системой, так как позволяет удалять быстро разлагающуюся часть отходов сразу же после образования без накопления, хранения и вывоза. Дробленые отходы вместе с водой сплавляются по канализационным сетям и обеззараживаются вместе со сточными водами на очистных канализационных сооружениях.

Жидкие отбросы из неканализованных районов вывозятся на места обеззараживания. В последние годы для их вывоза широко применяются специальные пневматические автоцистерны емкостью 2,4 м3 и более. Цистерны заполняются с мощью вакуума, создаваемого работой воздушного насоса. Разгрузка их может быть ускорена созданием небольшого давления внутри цистерны при обратной работе того же насоса.

Наряду с перечисленными методами при большой плотности населения в ряде стран применяется пневмотранспорт мусора.

Транспортировка мусора из городов на дальнее расстояние может осуществляться автомобилями (специальными большегрузными мусоровозами), железнодорожным (специальные товарные вагоны) и водным (баржи) транспортом.

В частично канализованных населенных пунктах жидкие отбросы целесообразно удалять автотранспортом через сливные станции в канализационную сеть.

В общей системе мероприятий по очистке территории важное значение имеет содержание в чистоте городских проездов, улиц, площадей. Для этих целей в нашей стране сконструированы различного рода машины (поливальные, моечные, подметальные). Зимой используются снегоочистительные машины различных конструкций.

Обезвреживание отбросов.

Заключительным этапом очистки территории населенного пункта является обезвреживание и пере работка бытовых отбросов.

Основная цель - обезвреживания—j уничтожение в отбросах болезнетворных возбудителей и яиц гельминтов.

В России и за рубежом применяется несколько способов обеззараживания отбросов: а) почвенные методы, основанные на самоочищающей способности почвы б) биотермические (усовершенствованные свалки, компостирование, биотермические установки; в) утилизация отбросов в сельском хозяйстве (парники, запахивание, утепленный грунт); г) механические установки (мусороперерабатывание, мусоросжигание).

Почвенный метод применяется исключительно для обеззараживания жидких отбросов. При отсутствии канализации наиболее эффективным методом обеззараживания являются ассенизационные поля. Они устраиваются на расстоянии не менее 1000 м от, жилой застройки. Их территория должна быть благоустроена (наличие подъездных путей, моечной для транспорта, душей для обслуживающего персонала и др.).

Отбросы разливаются по поверхности поля, а затем запахиваются на глубину 20 см. Все поля разбиваются на участки (карты). Они используются для посева некоторых сельскохозяйственных растений. В первые годы после заливки выращивают технические культуры, травы, корнеплоды, через три-четыре года—овощи, которые могут употребляться в пищу только после термической обработки. Поля запахивания отличаются от полей ассенизации только тем, что они не используются для посевов.

Для обезвреживания твердых отбросов на практике чаще используются биотермический метод, утилизация отбросов в сельском хозяйстве и механические установки. Биотермический метод основан на способности твердых отбросов самонагреваться за счет роста и жизнедеятельности разнообразных, в основном теплолюбивых (термофильных) микроорганизмов в анаэробных условиях. В ходе процесса мусор нагревается, до 60° С. Такая температура губительно действует на патогенные микроорганизмы, яйца гельминтов, личинки и куколки мух.

Существует несколько биотермических методов компостирования. Среди них закладка в парники и теплицы и усовершенствованные свалки. Чаще используются усовершенствованные свалки. Основным условием обеззараживания мусора на таких свалках является покрытие отбросов изолирующим слоем земли толщиной 25—50 см.

Для сокращения площадей под свалки используется многоярусное складирование, так называемые полигоны. Опыта строительства и эксплуатации полигонов для бытового мусора в нашей стране пока нет. Первые полигоны спроектированы и сооружаются в Орле, Курске, Ярославле и Костроме. Санитарный разрыв между свалкой и жилой застройкой должен быть не менее 500 м. Разгрузка транспорта с отбросами и засыпка мусора должны быть механизированы.

Механизированная переработка мусора в компост признана основным методом его обезвреживания, но в некоторых случаях более целесообразным считается мусоросжигание (при содержании в бытовых отходах более 30% активного органического вещества, отсутствии гарантированных потребителей компоста и биотоплива, в условиях повышенных санитарных требований к обезвреживанию отходов). Сжигается бытовой мусор, обычно при температуре 800—1000°С. В Москве на одном заводе эксплуатируется мусоросжигательная установка проектной производительностью 350 тыс. м3 в год с решеткой типа «Мартин» (рис. 17). На ней установлены два котлоагрегата и две идентичные технологические линии. На другом мусоросжигательном заводе установлены две параллельно работающие печи с наклонно-переталкивающими решетками.

Организация очистки сельских населенных мест.

Очистка сельских населенных мест в принципе не должна отличаться от очистки территории городов. Однако благоустройство, сел старого типа пока существенно отстает от городского. Преобладающая малоэтажная застройка не имеет канализации или имеется только частичная канализация (в основном общественных зданий — больниц, школ и др.). В этих условиях необходимо, чтобы во всех без исключения жилых и общественных зданиях имелись благоустроенные уборные. В поселках районов с холодным и умеренным климатом наиболее приемлем люфтклозет, в районах жаркого климата допускается устройство неотапливаемых надворных уборных с водонепроницаемым выгребом. В многоэтажных домах рекомендуется промывные уборные с обезвреживанием сточных вод.

В каждом сельском населенном пункте должен быть организован надлежащий сбор жидких и твердых отбросов и вывоз их в установленные места обезвреживания и утилизации по принципу планово-регулярной очистки. Для вывоза используется специально выделенный транспорт (бочки, цистерны, мусоровозы). В сельской местности одним из наиболее простых и доступных методой обеззараживания фекалий и осадка сточных вод является компостирование. Оно может проводиться с домовым мусором, с торфом, соломой, землей в компостных кучах. Нельзя допускать использования нечистот (фекалий) до их обезвреживания (компостирование и т. п.) в качестве удобрений на индивидуальных огородах.

Участок для устройства полей централизованного компостирования должен находиться не ближе 500 м от жилых кварталов. Небольшое количество нечистот можно компостировать на территории усадьбы не ближе 20 м от жилого здания и колодца с питьевой Водой. Фекалии на усадьбах можно обрабатывать также кипятком, при температуре смеси не ниже 609 (две части кипятка и одна часть нечистот); сухой хлорной известью (150—200 г на 1-кг нечистот); сухой негашеной известью (200—300 г на 1 кг нечистот).

Важное значение имеет организация санитарной очистки в производственном секторе (колхозные дворы, животноводческие фермы и др.). Здесь для сбора и хранения в соответствии с действующими санитарными правилами устраивают специальные навозохранилища.

По подсчетам ежегодное накопление навоза составляет до 500 млн. т, примерно две трети этого навоза вносится в почву в качестве удобрений. Опыт эксплуатации таких объектов показал, что вопросы обеззараживания и утилизации навоза и сточных вод на них еще достаточно не отработаны. Основное требование — недопущение загрязнения открытых водоемов и грунтовых вод навозом и сточными водами, содержащими патогенные бактерии, яйца глист, органические вещества, аммиак и другие соединения.

Удаление и утилизация промышленных отбросов.

В числе твердого мусора особое место занимают отходы предприятий различных отраслей промышленности. В отвалах предприятий черной металлургии и тепловых электростанций накапливаются сотни миллионов тонн шлаков и золы. Количество их ежегодно возрастает. Они занимают большую площадь плодородных земель. По литературным данным, на предприятиях Франции, например, ежегодно образуется около 2 млн. т промотходов, из них более 340 000 пластмасс. С экономических и гигиенических позиций промышленные отходы целесообразно максимально использовать или перерабатывать. Как уже отмечалось, в нашей стране имеется достаточный опыт эффективного использования их для выпуска строительных материалов, в том числе цемента и шлакоблоков. Некоторые отходы могут быть использованы в сельском хозяйстве в качестве удобрений или «вторичного» сырья для промышленности и т. д. Однако преимущественная часть отходов промышленности сегодня уничтожается или захороняется, так как не для всех их видов разработаны эффективные методы утилизации. Разумеется, уничтожать и захоронить отходы необходимо со всеми мерами предосторожности во избежание нанесения ущерба природе и человеку. Отвалы должны размещаться на участках с более низкими отметками, желательно в естественных впадинах (оврагах, поймах и др.). Шлаконакопители содовых заводов должны: иметь основания из нефильтрующих грунтов. При организации отвалов необходимо предусматривать санитарно-защитные зоны такой же ширины, как для производств, поставляющих отходы.

Основной задачей охраны почв является сохранение целостности почвенного покрова, поддержание плодородия почв для обеспечения, постоянно растущего населения продуктами питаниям.

Разрушенная почва очень медленно восстанавливается. В естественных условиях на это уходит не одна сотня лет.

Литература:

1. «Окружающая среда и человек», Никитин Д.П., Новиков Ю.В.

Издательство «Высшая школа», 1980г.