Экология строительных материалов

Широко разрабатываются и находят  применение технологические процессы с рециркуляцией газов, например в производстве асбеста. В корпусах обогащения асбестовых комбинатов: Киембаевском, Тувинском, Джетыгаринском, Ураласбесте нашла широкое промышленное применение замкнутая безотходная система высокоэффективной очистки и рециркуляции аспирационного воздуха. Система работает следующим образом: аспирационный воздух, собранный от многих точек, проходит глубокую очистку от  асбестовой пыли на рукавных тканевых фильтрах специальной конструкции, разбавляется в случае  необходимости атмосферным воздухом, а затем с помощью нагнетательных вентиляторов вновь распределяется по цеховым помещениям. В процессе многократной циркуляции воздух постепенно нагревается за счёт тепла от работающего оборудования, благодаря чему в зимнее время в рабочих помещениях поддерживается комнатная температура без дополнительных затрат тепла.

  По санитарным нормам концентрация  асбестовой пыли в рабочей  зоне производственных помещений  допускается не более 0,6 мг/м³ воздуха. Это примерно в 30-40 раз ниже, чем достигается при очистке на  обычных промышленных тканевых фильтрах, и в 100-200 раз ниже, чем на электрофильтрах. Для снижения содержания асбестовой пыли в очищенном воздухе в данном случае применяется принцип так называемой «автофильтрации», т.е. использование слоя самого асбестового волокна в качестве дополнительного фильтрующего агента. При этом остаточная запылённость не превышает 0,3-0,4 мг/м³. Всё это позволило резко уменьшить заболеваемость обслуживающего персонала, получить дополнительную продукцию (уловленный асбест) и экономить тепло на обогрев производственных помещений.

На  предприятиях строительной индустрии  используется значительное количество воды. Она расходуется непосредственно в технологических процессах, на обогащение сырья, гидромеханическую добычу и шлифовку, полировку, промывку изделий, а также на нужды котельных, пылеподавление, уборку помещений и территории и т.д. Из всего объёма воды, потребляемой промышленностью строительных материалов, 28% расходуется на технологические процессы транспортировку сырьевых материалов, охлаждение оборудования, связанные непосредственно с изготовлением продукции, 14% – на охлаждение оборудования, 42% – на промывку оборудования и обогащение сырья и 16% – на прочие нужды. Основными потребителями воды являются цементная промышленность и промышленность нерудных строительных материалов. На их долю приходится соответственно 34 и 29% воды, используемой предприятиями промышленности строительных материалов. Значительное количество воды потребляют стекольная промышленность (8%), предприятия по производству санитарно-технического оборудования и изделий (3%), асбестовых изделий (1,8%) и силикатного кирпича (1,6%). 

Объём сточных вод, поступающих от предприятий  промышленности строительных материалов в городскую канализацию и  водоёмы, составляет около 650 млн. м³/год. В результате в водоёмы ежегодно поступает до 280 тыс. т солей, 28 тыс. т минеральных и 4 тыс. т органических веществ, высокотоксичные соединения шестивалентного хрома, фенолов, щелочей и нефтепродуктов. Такое большое количество загрязнений, сбрасываемых со сточными водами предприятий строительной индустрии, объясняется недостаточно высокой эффективностью применяемых очистных сооружений и нерациональными схемами водного хозяйства. Коэффициент водооборота в целом по отрасли составил 49%; наиболее высокий водооборот – 58% был достигнут в цементной и стекольной промышленности.

Эколого-экономические  факторы привели к необходимости  разработки рациональных систем водопользования  на предприятиях промышленности строительных материалов, в том числе к созданию замкнутых систем водного хозяйства. Примером решения проблемы рационального  использования ресурсов является разработанная  НИПИОТСтромом замкнутая система промышленного водоснабжения асбестоцементного производства. Исследование образования сточных вод показало, что источником загрязнения вод этого производства является водорастворимая составляющая цемента, используемого в качестве сырья для изготовления асбестоцемента. В зависимости от состава цемента количество сульфатов и гидрооксидов калия, натрия и кальция в сточных водах колеблется от 5 до 30 кг/м³. Такая загрязнённость сточных вод в случае их повторного применения отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции. Применение методов обессоливания приводит к нерентабельности повторного использования сточных вод. Замкнутая система промышленного водопользования может быть более простой и дешевой, если применять цемент с содержанием натрия и калия не более 0,1 и 0,2% (такой цемент имеется). Тогда вносимые цементом в сточные воды водорастворимые примеси полностью удаляются с товарной продукцией, не ухудшая её технологических свойств.

Препятствием для повторного использования  сточных вод является также загрязнение их в значительном количестве грубодиспергированными примесями. Для достижения требуемого содержания взвешенных веществ (100мг/л) разработан метод очистки в напорных гидроциклонах. Применение этих циклонов позволяет кроме воды возвращать в технологический цикл и цемент, что сокращает потери сырья.

Большие количества сточных вод  образуются в промышленности нерудных строительных материалов (например, песка, щебня). Сточные воды после промывки материалов содержат 50-160 г/л механических примесей, в том числе 48-84% песка  и 16-52% пылевидных и глинистых частиц. По технологическим нормам содержание взвешенных веществ в воде, поступающей  на промывку, не должно превышать 2 г/л.

Загрязнённый поток сточных  вод после промывки щебня на вибрационных грохотах направляется в гидроциклоны для выделения песка, который  затем обезвоживается в классификаторе и передаётся на склад готовой  продукции. Верхний слив из гидроциклонов  и классификатора обрабатывается коагулянтом  и направляется в гидроциклоны. Осадок от гидроциклонов в количестве 10-20% от расхода очищаемых сточных  вод перекачивается в шламонакопители, а осветлённая вода направляется на повторное использование.

На Овручском щебёночном заводе внедрен эффективный технологический процесс очистки, позволивший уменьшить площади хвостохранилищ в 3 раза, снизить расход свежей воды в 10 раз и сократить расход электроэнергии в 3 раза.

Замкнутые водооборотные системы  разрабатываются и для других предприятий производства строительных материалов.

В целом же промышленность строительных материалов не имеет принципиальных технических и технологических  препятствий для организации  своей деятельности по безотходной  технологии.

8.1. Производства, влияющие на окружающую  среду

Весьма  активным источником загрязнения атмосферы  является процесс приготовления  асфальтобетона. При его изготовлении в атмосферу выделяется не только пыль, но и сажа, смолистые вещества, оксиды углерода, серы, а также радионуклиды и тяжелые металлы.

Не менее  опасна экологическая обстановка, которая  складывается в цехах производства нестандартны металлических конструкций – пыль металлов, их окалина, сварочные аэрозоли и т.д.

Такие токсичные  вещества, как фенол, аммиак, формальдегид и др., выделяются в атмосферу  при производстве древесноволокнистых  плит и некоторых полимерных строительных материалов. При изготовлении полимерных материалов обычно отмечается повышение  концентраций стирола, оксида углерода, толуола и др.

Разработка  месторождений нерудных строительных материалов сопровождается загрязнением атмосферного воздуха газопылевыми выбросами от работы карьерного оборудования и машин.

Особенно  большие выбросы органической и  неорганической пыли происходят при  проведении открытых горных работ и  добычи минерального сырья взрывным способом.

Не меньшее  загрязнение атмосферы создается  при транспортировке добытого сыпучего минерального сырья, перевозимого в  открытых вагонах и в кузовах  автомашин.

Пути загрязнения атмосферы  при строительстве

Состояние воздушного бассейна ухудшается в процессе:

• выброса токсичных выхлопных газов машинами, механизмами и другой строительной техникой;
• распыления цемента, извести и других сыпучих загрязняющих веществ;
• сжигания отходов и остатков строительных материалов;
• сброса с этажей отходов и мусора без применения закрытых лотков и бункеров-накопителей.

Газовые и аэрозольные вещества выделяются в воздух при оттаивании на строительных площадках замерзшего грунта, при нагреве воды, приготовлении  изоляционных материалов и т.д.

Меры защиты атмосферы

• использование эффективных пылеулавливающих устройств и систем;
• применение многоступенчатой очистки воздуха путем рационального подбора пылеуловителей; внедрение мокрого способа производства;
• широкий перевод на электропривод компрессоров, сваебойных агрегатов, насосов, экскаваторов и других машин; архитектурно-планировочные мероприятия, в частности, экологически целесообразное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров;
• устройство санитарно-защитных зон, т.е. полос, отделяющих источники промышленного загрязнения от жилых и общественных зданий. Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000 м;
• организация экологического мониторинга за состоянием природных экосистем и природных комплексов в зоне действия строительных объектов и предприятий стройиндустрии;
• экологизация технологических процессов и в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, малоотходных и безотходных технологий.

Источники загрязнения гидросферы

• К одним из наиболее водоемких производств в промышленности относятся заводы железобетонных изделий и конструкций, цементные заводы, предприятия, производящие гипсолитовые и керамические изделия, цемент мокрым способом.
• Для широкого применения прогрессивного гидромеханизированного способа производства строительных работ требуется до 10м³ воды на 1м³ грунта.
• Много воды идет для закрепления и уплотнения грунтов в строительных целях.
• На состояние водных экосистем негативно влияет и загрязненный поверхностный сток с территории стройки.
• Нарушают экологическое состояние поверхностной гидросферы и изменения гидрологического режима рек, вызванные строительством подводных и других гидротехнических сооружений, разработкой прибрежных карьеров стройматериалов.

• Основными источниками загрязнения подземных вод, связанными со строительством, являются сточные воды предприятий стройиндустрии, загрязненный сток со стройплощадок и временных складов стройматериалов, а также фильтрат от свалок строительного и бытового мусора.
• Еще один источник загрязнения подземных вод – выбросы выхлопных газов строительных машин, механизмов и транспортных средств, работающих на двигателях внутреннего сгорания и содержащих опасные токсичные вещества.
• Сильноминерализованные, агрессивные к бетону воды могут сформироваться при использовании большого количества минеральной соли для оттаивания грунтов при отрытии котлованов в зимний период.
• Помимо загрязнения, строительная деятельность может вызвать и истощение подземных вод, т.е. уменьшение их запасов. Это может произойти в ходе строительных работ при осушении карьеров, тоннелей, глубоких строительных выемок и котлованов.

Мероприятия по защите гидросферы

• снижение объема сточных вод, сбрасываемых предприятиями стройиндустрии за счет развития малоотходных и безотходных технологий, внедрение систем замкнутого оборотного водоснабжения;
• принудительную очистку сточных производственных вод;
• выделение на любом водном объекте водоохраной зоны шириной от 0,1 до 1,5 км. В пределах водоохранных зон запрещается любое строительство, распашка земель, свалка мусора и отходов производства.
• своевременные противоэрозионные мероприятия.
• для предотвращения выноса загрязняющих веществ с территории строек, предусматривают ее ограждении с отводом поверхностных вод по системе лотков в отстойники с последующей их очисткой.
• организация регулярной уборки территории, установка специальных мест стоянок и мест заправки строительных машин и механизмов, упорядочивание складирования стройматериалов и т.д.
• строгий контроль за расходование вод для различных нужд промышленно-строительного процесса.
• мониторинг.

Источники загрязнения почвы

• строительные материалы в момент их транспортировки и хранения, без соблюдения технических требований, смыв загрязненных вод с территории стройки и др.
• отходы, остающиеся после строительства и реконструкции объектов. В красках окрашенных кирпичей, осыпавшейся штукатурки и в других покрытиях обнаруживается большое количество токсичных тяжелых металлов.
• захламление территории строек. В этом случае резко снижается биопродуктивность земель, почва и подземные воды загрязняются на многие десятки лет.
• почвы могут интенсивно загрязняться сверху в результате газопылевых выбросов. накапливающиеся в почве токсиканты длительное время будут представлять опасность для популяций любых организмов, включая человека.
• Запечатывание почв, т.е. покрытие их асфальтом и цементными плитами. запечатанные почвы практически не участвуют как в  малом биогеохимическом, так и в большом (геологическом) круговороте веществ, деградируют и переходят в разряд биосферно-инертных почв. К тому же запечатанные почвы, нарушая влажностной режим застроенных территорий, способствуют развитию подтопления.
• Эрозия почв. Разрушение и снос верхнего плодородного слоя ветром или водным потоком называют эрозией. Если этот процесс развивается в период строительства, его называют строительной эрозией.
• Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки дорог, трубопроводов, линий связи, при открытой разработке месторождений естественных строительных материалов и т.д.