Анализ инженерного применения технологий восстановления почв на загрязнённых участках в нашей стране и бизнес-моделей

Thread Content

Последнее редактирование сделал пользователь yinkuilin6868 25 февраля 2016 года в 09:23. В последние годы, в связи с корректировкой промышленной структуры страны и ускорением процесса урбанизации, во всех крупных и средних городах страны стала реализовываться политика «перевода производств из вторичного сектора в третичный» и «переезда предприятий из городов в промышленные парки». В результате этого большое количество загрязняющих окружающую среду предприятий в таких отраслях, как химическая промышленность, металлургия, нефтедобыча, транспорт и легкая промышленность, были либо перенесены, либо закрыты. В процессе повторного освоения загрязненной почвы на участках, оставшихся после переезда многочисленных промышленных предприятий, загрязняющие вещества создают непосредственную угрозу для здоровья людей, проживающих и работающих на этой территории. По мере увеличения площади загрязненных почв в нашей стране появляются комплексные и смешанные зоны высокого риска загрязнения; наблюдается тенденция их распространения из пригородных районов в сельскую местность, а также с локального уровня на региональный. С апреля 2005 года по декабрь 2013 года Министерство охраны окружающей среды и Министерство земельных ресурсов совместно провели исследование состояния загрязнения почв в стране. Пункты обследования охватывали все сельскохозяйственные угодья, а также часть лесов, лугов, неиспользуемых земель и земель, предназначенных для строительства. Результаты исследования показывают, что общее состояние почвенной среды в стране остается неутешительным: в некоторых регионах уровень загрязнения почв высок, качество почв на сельскохозяйственных угодьях также вызывает беспокойство. Особые проблемы связаны с состоянием почв на землях, освободившихся в результате деятельности промышленности и горнодобывающей отрасли. Основными причинами загрязнения почв или превышения их параметров являются антропогенная деятельность в промышленности, сельском хозяйстве и т. д., а также высокие базовые значения параметров почвенной среды. При ограниченных ресурсах земли и слабой экологической вместимости активная работа по устранению загрязнения почв может стать надежной гарантией для достижения устойчивого зеленого развития в нашей стране. В данной статье, исходя из ситуации с загрязнением почв в нашей стране и особенностей загрязненных участков, рассматривается текущее состояние применения различных технологий очистки почв на таких участках в нашей стране. Рассматриваются такие аспекты, как характеристики технологий, состав систем, используемое оборудование, примеры практического применения, а также средние затраты на реализацию проектов. А также с учетом особенностей отрасли восстановления почв в нашей стране был проведен систематический анализ бизнес-моделей этой отрасли на текущем этапе, а также перспектив ее развития в будущем. 1. Современное состояние применения технологий восстановления загрязненных почв в нашей стране 1.1. Технологии десорбции 1.1.1. Применение в практике Технологии десорбции можно разделить на десорбцию при комнатной температуре и термическую десорбцию. Термическая десорбция также называется тепловой десорбцией. В зависимости от температуры десорбции её можно разделить на низкотемпературную термическую десорбцию (температура нагрева почвы ниже 315 °C) и высокотемпературную термическую десорбцию (температура нагрева почвы выше 315 °C). При применении в отечественных инженерных проектах технология десорбции при комнатной температуре предполагает складирование загрязненной почвы в форме бортов; затем с помощью специального оборудования производится переворачивание этих бортов, что позволяет устранить летучие загрязнители из почвы путем их испарения. Системы и оборудование, используемые в технологии термодесорбции, довольно сложны: это, например, системы термодесорбции с барабанным механизмом, системы термодесорбции с флуидизированным слоем, системы термодесорбции с использованием микроволн и системы термодесорбции с применением дальнего инфракрасного излучения. В отечественных проектах в основном используется система термодесорбции с барабанным механизмом. Эта система состоит преимущественно из системы подачи материала, системы термодесорбции и системы обработки отходящих газов. Способ нагрева может быть как прямым, так и косвенным. Как правило, температура прямого термического обработки почвы составляет 150–650 °C, а температура косвенной термической обработки почвы — 120–530 °C. В отечественных инженерных приложениях, для обеспечения эффективности процесса термодесорбции и снижения энергопотребления, перед подачей почвы на обработку необходимо провести её предварительную обработку, чтобы уровень влажности в ней был ниже 25%, а максимальный размер частиц почвы — не более 50 мм. 1. 1. 2 Пример проекта: После закрытия одного химического завода в ходе исследования территории и оценки рисков было выявлено, что почва на территории завода загрязнена комплексом органических веществ, в основном VOCs и SVOCs. Основными загрязнителями являются BTEX, органические фосфорсодержащие пестициды, полициклические ароматические углеводороды и другие вещества. Объем работ составил примерно 200 тыс. м³. Для почв с легким загрязнением применяется технология десорбции при нормальной температуре; для почв с сильным загрязнением — технология термической десорбции с использованием барабана, при которой загрязненная почва равномерно нагревается до температуры 300–550 °C. Коэффициент удаления загрязнителей в камере окислительного сжигания превышает 99,9%. Концентрация загрязнителей в восстановленной почве соответствует целевым показателям. Фактическая стоимость реализации проекта составляет около 1000 юаней за кубический метр. 1.2 Технологии химического окисления/восстановления 1.2.1 Промышленное применение В настоящее время в Китае при использовании технологий химического окисления/восстановления в качестве окислителей и восстановителей часто применяются такие вещества, как реагент Фентона, марганаты, персульфаты, озон, сероводород, гидротиосульфат натрия, сульфат железа(II), кальцийполисульфид и железо нулевого степеня. Среди них персульфаты и железо нулевого степеня считаются наиболее эффективными окислителями и восстановителями как в странах мира, так и в Китае. Инженерные технологии применения можно разделить на технологии обработки на месте и технологии обработки вне места. Система экзотопной обработки в основном включает предварительную обработку почвы, смешивание химикатов и систему гидроизоляции. Система предварительной обработки предназначена для измельчения загрязненной почвы, ее просеивания или добавления в нее улучшающих веществ. Основное оборудование включает бункеры для измельчения и просеивания, экскаваторы и т. д. Система смешивания реагентов представляет собой процесс смешивания загрязненной почвы с реагентами; основное оборудование включает в себя машины для улучшения почвы, машины для перемешивания поверхностного слоя почвы и т. д. Система гидроизоляции представляет собой реакционный бассейн, обладающий способностью противостоять проникновению воды, и позволяет избежать повреждений от оборудования для перемешивания. Обычно для её создания используется гидроизолирующий бетон или гидроизолирующая пленка с защитным слоем. Система обработки в месте её применения в основном состоит из системы подготовки/хранения реагентов, системы впрыска, системы мониторинга и т. д. Реагент вводится в зону загрязнения через скважины для инъекций. Количество и глубина таких скважин определяются в зависимости от размеров зоны загрязнения и степени её загрязнения. Вокруг скважин для инъекций, а также на периферии зоны загрязнения располагаются скважины для мониторинга, что позволяет отслеживать распределение и перемещение загрязнителей в зоне загрязнения как в процессе её очистки, так и после неё. Для почв с низкой проницаемостью можно использовать технологию смешивания почвы или гидравлическое разрушение для помощи в распространении химических веществ в почве загрязненной зоны. 1. 2. 2 Пример из практики: на территории завода по производству пестицидов в ходе исследования местности и оценки рисков было установлено, что основными загрязнителями являются о-толуоламин, p-хлортолуол, 1,2-дихлорэтан и другие органические загрязнители. Площадь заболоченных участков грунтовых вод составляет примерно 6 000 м², а глубина загрязнения достигает 18 м. С учетом характеристик загрязнителей на участке, их концентрации, свойств почвы, а также требований, связанных с реализацией проекта, для очистки грунтовых вод в зонах, где не требуется копка, была выбрана технология химической окисления в месте загрязнения. Расходы на управление всем процессом восстановления составляют от 2 000 до 2 500 долларов за м². 1. 3 Технология химической промывки 1. 3.1 Промышленное применение При использовании технологии химической промывки в качестве средств для устранения органического загрязнения обычно используются поверхностно-активные вещества и органические растворители; для устранения загрязнения тяжелыми металлами применяются неорганические кислоты, органические кислоты, комплексообразователи и т. д. В случае смешанного загрязнения органическими веществами и тяжелыми металлами можно рассмотреть использование смеси двух типов средств для промывки. Технологии инженерного применения также можно разделить на технологии обработки на месте и технологии обработки вне места проведения работ. Однако в отечественной инженерной практике, в силу ограничений, связанных с условиями площадки и другими факторами, технологии обработки на месте используются редко; в основном предпочтение отдается технологиям химической промывки вне места проведения работ. Система обработки отходов включает в себя предварительную обработку почвы, просеивание, промывку, разделение воды и почвы, очистку сточных вод, а также систему контроля за выбросами летучих веществ. Основное оборудование включает оборудование для предварительной обработки почвы (например, дробилки, сита и т. д.), транспортирующее оборудование (например, спиральные конвейеры, ленточные конвейеры и т. д.), оборудование для физической сортировки (например, вибрационные сита для влажной сортировки, барабанные сита и т. д.), оборудование для улучшения процесса промывки (например, ёмкости для перемешивания при промывке, горизонтальные вибраторы, оборудование для добавления химикатов и их смешивания и т. д.), оборудование для разделения почвы и воды и её обезвоживания (например, сита для обезвоживания, фильтры-прессы, центрифуги и т. д.), системы обработки сточных вод (например, осадочные бассейны, системы физико-химической обработки и т. д.), системы транспортировки грязи (например, насосы для грязи, трубопроводы и т. д.), а также оборудование для автоматического управления. Эта технология более эффективна для почв с крупными частицами, в которых сконцентрированы загрязнители (такие как гравий, песок, мелкий песок и подобные виды почв). Обработка глинистых почв представляет собой сложную задачу. Доля мелких частиц в почве является ключевым фактором, определяющим эффективность и стоимость использования этой технологии. Если в почве содержится более 25% глинистых частиц, то стоимость обработки будет выше; в таких случаях обычно не рассматривается возможность применения химического метода очистки. 1. 3. 2 Примеры проектов. В одном из заводов по производству органических хлорсодержащих пестицидов в результате обследования территории и оценки рисков было выявлено, что в некоторых участках почвы присутствует загрязнение органическими веществами. Основными загрязнителями являются гексахлорциклогексан и ДДТ; их максимальная концентрация достигает соответственно 46,4 и 33,2 мг/кг. Объем работ составляет примерно 1000 м³. Загрязнение почвы обусловлено преимущественно наличием смеси различных материалов: доля крупнозернистых частиц (2–10 мм) составляет около 58%, доля песчинок (0,3–2 мм) — почти 25%, а доля мелкозернистых частиц (менее 0,3 мм) — около 17%. Учитывая характер загрязнителей, их концентрацию в почве, а также свойства самой почвы, для очистки этой смеси была выбрана технология химического промывания. После очистки уровень удаления загрязнителей из почвы превышает 85%, что соответствует требованиям к качеству очищенной почвы. Стоимость эксплуатации оборудования для реализации данной технологии составляет примерно 300 юаней/м³, а стоимость реагентов, необходимых для промывания и обработки сточных вод, — примерно 240 юаней/м³. 1. 4 Технологии отверждения/стабилизации 1.4.1 Применение в строительстве Материалы для ремонта, используемые в технологиях отверждения/стабилизации, делятся на 3 основные категории: неорганические связующие вещества (цемент, вулканогенные материалы, известь, апатит, шлак и т. д.), органические связующие вещества (органические глины, битум, эпоксиды, полиэфиры, воски и т. д.) и специальные добавки (активированный уголь, регуляторы pH, нейтрализаторы, поверхностно-активные вещества и т. д.). Инженерные применения включают как технологии обработки на месте, так и экс-ситу; в отечественной практике чаще предпочитают использовать технологию консолидации/стабилизации экс-ситу. Система экзотопной обработки в основном включает предварительную обработку почвы, добавление химикатов и систему смешивания. Основное оборудование включает в себя оборудование для копки почвы (например, экскаваторы), оборудование для регулирования влажности почвы (например, насосы для перекачки жидкостей, опрыскиватели, устройства для обезвоживания почвы), оборудование для измельчения и сортировки почвы (например, дробилки, вибрационные сита, устройства для сортировки и измельчения почвы), а также оборудование для смешивания почвы с химикатами (двухосные миксеры, одноосные спиральные миксеры, миксеры с функцией резки и ударов и т. д.). В процессе ремонта степень смешивания почвы с химикатами является ключевым показателем успешности применения этой технологии. Чем равномернее смешивание, тем лучше эффект затвердевания/стабилизации. Предварительная обработка почвы путем её измельчения способствует более полному смешиванию с химикатами; обычно требуется, чтобы размер частиц измельченной почвы не превышал 50 мм. 1. 4. 2 Пример проекта: на одном из предприятий по электролитическому покрытию, в ходе обследования территории и оценки рисков было выявлено, что почва на большей части территории загрязнена тяжелыми металлами. Основными загрязнителями являлись медь, цинк и серебро; максимальные концентрации этих веществ составляли соответственно 1 560, 385 и 3 306 мг/кг. Объем работ составлял примерно 2 000 м³. Загрязненные почвы в основном представляют собой глинистые и суглинистые почвы; глубина загрязнения составляет 1–4 м. С учетом характеристик загрязнителей на участке, их концентрации и свойств почвы для устранения загрязнения почвы применяется технология экзогенной закрепления/стабилизации. После восстановления почва соответствует всем требованиям, установленным для таких целей. Общая стоимость проекта составляет примерно 600 юаней/м3. 1. 5 Комбинированная рекультивация. В некоторых загрязненных почвенных районах нашей страны наблюдается комплексное загрязнение; применение одного метода рекультивации затрудняет достижение желаемого результата, поэтому необходимо развивать технологии рекультивации, сочетающие несколько методов [11]. Для ремедиации почв, загрязненных комплексными загрязнителями, можно комбинировать такие методы, как десорбция/десорбтивное обезвреживание, химическое окисление/восстановление, химическая промывка и сцементирование/стабилизация. Например, технология химического вымывания применяется на этапе предварительной обработки при ремедиации методом сцепления/стабилизации; она позволяет эффективно удалять из загрязнителей летучие и полулетучие органические вещества, что способствует лучшему сцеплению. Перед проведением ремедиации методом химического окисления использование технологии десорбции при комнатной температуре позволяет эффективно удалить часть летучих органических загрязнителей, сократить расход окислительных реагентов и, как следствие, снизить затраты на ремедиацию. 2. Анализ бизнес-моделей в отрасли восстановления загрязненных почв в нашей стране. В период «12-й пятилетки» на восстановление загрязненных почв по всей стране было выделено около 30 миллиардов юаней из центрального бюджета. По мнению специалистов, благодаря этим средствам можно будет привлечь местные и частные инвестиции, в результате чего рынок восстановления почв может достичь размеров в триллионы юаней. Однако, несмотря на огромный потенциал рынка индустрии восстановления почв в нашей стране, отсутствие совершенных бизнес-моделей приводит к нехватке финансирования, что постоянно мешает развитию этой отрасли. В настоящее время в нашей стране существуют три основных источника финансирования для восстановления почв: «кто загрязняет, тот и устраняет последствия», «кто получает выгоду, тот и устраняет последствия» и «финансирование за счет собственных средств». 1) Модель «кто загрязняет, тот и устраняет последствия» применяется к объектам, где ответственность за загрязнение ясно определена; эта модель относится к категории «модели, при которой плательщиком является загрязнитель». В отношении загрязненных участков необходимо определить субъектов ответственности в юридическом смысле; эти субъекты должны выделять средства на рекультивацию и восстановление таких участков. 2) «Кто получает выгоду, тот и управляет» — этая модель относится к модели «оплата за услуги теми, кто извлекает выгоду». В рамках этой модели полностью используются механизмы рынка: за счет разработчиков или пользователей загрязненных участков формируются средства на их восстановление. Ожидаемая прибыль от дальнейшей эксплуатации загрязненных земель служит коммерческой компенсацией за работу по устранению загрязнения почвы. 3) Режим «**финансирование»: в отношении загрязненных участков, в отношении которых не определен субъект ответственности за загрязнение и отсутствует эффективный механизм получения дохода, ** или местные ** отвечают за сбор средств на покрытие расходов по их рекультивации. По историческим причинам основными источниками загрязнения почв в нашей стране являются различные государственные предприятия. В результате многочисленных реформ и реорганизаций права собственности на многие из этих предприятий утратили свою юридическую силу; в связи с этим невозможно определить конкретных виновников загрязнения. Финансирование работ по восстановлению загрязненных участков исключительно за счет «модели финансирования» создает огромную финансовую нагрузку для государства. Решение проблемы нехватки средств и повышение эффективности борьбы с загрязнением стало серьезным препятствием на пути развития отрасли по восстановлению почв. В связи с этой ситуацией модель PPP, появившаяся в последние годы, оказалась подходящей для условий Китая и может стать новой бизнес-моделью в отрасли восстановления почв. Полное название модели PPP — Public-Private-Partnership, то есть государственно-частное партнерство. В широком смысле, любое **сотрудничество с частными организациями** (например, распространенные модели BOT, BT, EPC) можно считать моделью PPP. Однако в узком смысле модель PPP подразумевает **совместное несение рисков с частными структурами**, при котором частным компаниям предоставляется право на эксплуатацию проекта на основе концессии, а в итоге доходы распределяются между сторонами. Например, в 2014 году одна из отечественных компаний по восстановлению окружающей среды сотрудничала с районом Юэтан города Сянтань. Правительство и компания создали совместное предприятие для комплексного восстановления почвы, загрязненной тяжелыми металлами, на промышленной зоне района Юэтан. После завершения работ эта промышленная зона будет полностью преобразована в экологический новый город; компания по восстановлению окружающей среды получит доход от последующих сделок с землей. “«Модель Юэтан» представляет собой одну из форм применения модели PPP. В её рамках используется подход, при котором за счёт восстановления почвы и последующей передачи прав на неё получаются дополнительные доходы. Это позволяет преодолеть финансовые трудности в развитии данной отрасли, привлекать частные инвестиции и совершенствовать механизмы, связанные с восстановлением земель и получением доходов от них. 3 Заключение. В нашей стране ощущается нехватка земельных ресурсов, а проблема загрязнения почв стоит крайне остро. Благодаря проведению в последние годы исследований и оценок состояния земельных участков в крупных городах, а также работ по их восстановлению, с помощью импорта современных зарубежных технологий и оборудования, технологии восстановления загрязненных почв в нашей стране уже в значительной степени нашли практическое применение. Однако закупка готовых технологий и оборудования сопряжена с защитой иностранной интеллектуальной собственности, высокими затратами, а также проблемами их адаптации к местным условиям. Необходимо провести анализ на предмет пригодности таких технологий с учетом особенностей загрязнения почв в нашей стране, усвоить зарубежный передовой опыт, активизировать исследования и разработки отечественных материалов и оборудования для рекультивации, чтобы как можно скорее создать инженерные технологии, рекультивационные материалы и оборудование, защищенные авторским правом Китая. В связи с тем, что в нашей стране все больше внимания уделяется проблеме загрязнения почвенной среды, перспективы отрасли по восстановлению почв весьма многообещающие. Однако в настоящее время большинство проектов сталкиваются с нехваткой финансирования для решения экологических проблем. Бизнес-модель предоставления экологических услуг в рамках модели ГЧП является эффективным решением данной проблемы. В будущем, с введением в нашей стране экологического налога и принятием «Плана действий по предотвращению и контролю загрязнения почв», источники государственных субсидий для местных бюджетов станут более разнообразными. Это позволит реализовывать еще больше проектов по восстановлению загрязненных почв в рамках модели ГЧП, что, в свою очередь, будет способствовать развитию работ по восстановлению почв в нашей стране.