Безотходное производство
Безотходное производство
Безотходное производство - производство, в котором полностью используются не только основные сырьевые ресурсы, но и попутно получаемые отходы производства, в результате чего снижается расход сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды. Безотходное производство может использовать отходы собственного производственного процесса, и отходы других производств.
Синонимы: Безотходный цикл производства
Финансовый словарь Финам .
Смотреть что такое "Безотходное производство" в других словарях:
безотходное производство - Форма ресурсосберегающей организации производства продукции, характеризуемая отсутствием отходов в основном производственном цикле или их полной утилизацией в дополнительных технологических процессах, не связанных с получением основной продукции… …
Безотходное производство - – форма ресурсосберегающей организации производства продукции, характеризуемая отсутствием отходов в основном производственном цикле или их полной утилизацией в дополнительных технологических процессах, не связанных с получением основной… …
Условное название хозяйственной деятельности, в ходе которой практически не образуется вредных отходов. Более точным является термин «малоотходное производство», поскольку любое, даже экологически чистое производство имеет отходы в виде тепловой… … Географическая энциклопедия
безотходное производство - 5.24 безотходное производство: Форма ресурсосберегающей организации производства продукции, характеризуемая отсутствием отходов в основном производственном цикле или их полной утилизацией в дополнительных технологических процессах, не связанных с … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Одно из совр. направлений развития произ ва, предусматривающее комплексное использование сырьевых и энер гетич. ресурсов без ущерба для окружающей среды. Оси. принципы орг ции Б. п.: разработка и внедрение новых технология, процессов, уменьшающих … Большой энциклопедический политехнический словарь
Форма ресурсосберегающей организации производства продукции, характеризуемая отсутствием отходов в основном производственном цикле или их полной утилизацией в дополнительных технологических процессах, не связанных с получением основной продукции… … Строительный словарь
безотходное производство и потребление - — EN waste avoidance All measures by which production and consumption processes are caused to generate less (or no waste), or to generate only those wastes that can be treated… … Справочник технического переводчика
ПРОИЗВОДСТВО БЕЗОТХОДНОЕ - см. в ст. Безотходная технология. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
Производство безотходное - – одно из современных направлений развития производства, предусматривающее комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов без ущерба для окружающей среды. Оси. принципы организации Б. п.: разработка и внедрение новых… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Содержание
Введение………………………………………………………… ……………………………...3
1.Безотходное производство……………………………………………… ………………… ..4
2.Основные принципы создания безотходных производств………………………………...5
3.Требования к безотходному производству……… …………………………………………7
4.Безотходные технологии…………………………………………………… ……………….7
5.Принципы создания безотходной технологии…………………… ………………………..8
6.Направления безотходной технологии в отдельных отраслях промышленности………9
6.1.Энергетика………………………………………… …………………………………….....9
6.2. Горная промышленность. ………………………………………………………………....9
6.3. Металлургия………………………………………………… ……………………………...9
6.4. Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. …………………………....9
6.5. Машиностроение.……………………………………… ………………………………….10
6.6. Бумажная промышленность………………………………………… ……………………10
Заключение…………………………………………………… ………………………………..11
Список литературы………………………………… ………………………………………….12
Введение
По
мере развития современного производства
с его масштабностью и темпами
роста все большую актуальность
приобретают проблемы разработки и
внедрения безотходных производств
и технологий. Скорейшее их решение
в ряде стран рассматривается
как стратегическое направление
рационального использования природных
ресурсов и охраны окружающей среды.
Безотходное
производство - производство, в котором
полностью используются не только основные
сырьевые ресурсы, но и попутно получаемые
отходы производства, в результате
чего снижается расход сырья и
сводится к минимуму загрязнение
окружающей среды. Безотходное производство
может использовать отходы собственного
производственного процесса, и отходы
других производств.
Безотходная
технология - технология, подразумевающая
наиболее рациональное использование
природных ресурсов и энергии
в производстве, обеспечивающее защиту
окружающей среды.
В
концепцию безотходности технологий
и производства значительный вклад
внесли советские ученые, такие как:
А. Е. Ферсман, Н. Н. Семенов, И. В. Петрянов-Соколов,
Б. Н. Ласкорин и др. По аналогии с природными
экологическими системами безотходные
технологии и производства базируются
на техногенном круговороте веществ и
энергии. Необходимость в создании безотходных
технологий и производств возникла
в 50-х гг. 20 в. в связи с истощением мировых
природных ресурсов и загрязнением биосферы
в результате бурного развития, наряду
с химизацией сельского хозяйства и ростом
транспорта, ведущих отраслей энергетики
и обрабатывающей промышленности (переработка
нефти, химическая промышленность, ядерная
энергетика, цветная металлургия и др.).
Целью
данной работы является изучение безотходных
технологий и производств.
Задачи
исследования:
1.Изучить
понятие «безотходное производство».
2.Рассмотреть
основные принципы создания безотходного
производства, требования к безотходному
производству.
4.Изучить
понятие «безотходные технологии».
5.Проанализировать
принципы создания безотходной
технологии.
6.Рассмотреть
направления и разработки безотходной
технологии в отдельных отраслях
промышленности.
1.Безотходное
производство.
Безотходным
производством является такое производство,
в котором все исходное сырье в конечном
итоге превращается в ту или иную продукцию
и которое при этом одновременно оптимизировано
по технологическим, экономическим и социально-экологическим
критериям. Принципиальная новизна подобного
подхода к дальнейшему развитию промышленного
производства обусловлена невозможностью
эффективно решать проблемы охраны окружающей
среды и рационального использования
природных ресурсов только путем совершенствования
методов обезвреживания, утилизации, переработки
или захоронения отходов. СССР явился
инициатором идеи безотходного производства.
Примером безотходного производства является
производство мрамора. Все отходы, получаемые
при механической обработке мраморных
блоков, и некондиционные блоки перерабатываются
в мраморную крошку.
Концепция
безотходного производства предусматривает
необходимость включения в цикл
использования сырьевых ресурсов сферу
потребления. Другими словами, продукция
после физического или морального
износа должна возвращаться в сферу
производства. Таким образом, безотходное
производство представляет собой практически
замкнутую систему, организованную
по аналогии с природными экологическими
системами, в основе функционирования
которых лежит биогеохимический
круговорот вещества. При создании
и развитии безотходных производств
обязательно использование всех
компонентов сырья.
В
настоящее время несмотря на то,
что практически все сырье, применяемое
в промышленности, является многокомпонентным,
в качестве готовой продукции
используется, как правило, только один
компонент. Максимально возможное
- это комплексное использование
энергии при безотходном производстве.
Здесь также можно провести прямую
аналогию с природными экосистемами,
которые, будучи практически замкнутыми
по веществу, не являются изолированными,
так как поглощают энергию, которую
получают от Солнца, трансформируют ее,
связывая небольшую часть, и рассеивают
в окружающее пространство. Важнейшей
составной частью концепции безотходного
производства являются также понятия
нормального функционирования окружающей
среды и ущерба, наносимого ей отрицательным
антропогенным воздействием. Концепция
безотходного производства подчеркивает,
что оно, неизбежно воздействуя
на окружающую среду, не нарушает ее нормального
функционирования. Создание безотходного
производства представляет собой длительный
и постепенный процесс, требующий
решения ряда взаимосвязанных технологических,
экономических, организационных, психологических
и других задач. Эти задачи могут и должны
решаться, как это и следует из определения
безотходного производства, на различных
уровнях: процесс, предприятие, производственное
объединение.
2.Основные
принципы создания безотходных
производств.
Отходы
производства - остатки сырья, материалов
и полупродуктов, образующиеся при
получении заданной продукции, которые
частично или полностью утратили
свои качества и не соответствуют
стандартам (техническим условиям).
Эти остатки после соответствующей
обработки могут быть использованы
в сфере производства или потребления.
Отходы
потребления - это непригодные для
дальнейшего использования (по прямому
назначению) изделия производственно- технического
и бытового назначения (например, изношенные
изделия из пластмасс и резины,
вышедший из строя шамотный кирпич
теплоизоляции печей и др.).
Побочные
продукты образуются при физико-химической
переработке сырья наряду с основными
продуктами производства, но не являются
целью производственного процесса.
Они в большинстве случаев
бывают товарными, на них имеются
ГОСТ, ТУ и утвержденные цены, их выпуск
планируется. Чаще всего это содержащиеся
в сырье компоненты, не используемые
в данном производстве, или продукты,
которые получаются при добыче или
обогащении основного сырья; их принято
называть попутными продуктами (например,
попутный газ при добыче нефти).
Вторичные
материальные ресурсы (BMP) - совокупность
отходов производства и потребления,
которые могут быть использованы
в качестве основного или вспомогательного
материала для выпуска целевой
продукции.
Между
промышленностью и окружающей средой
до сих пор доминирует открытый тип
связи. Производственный процесс начинается
с использования природных ресурсов
и завершается превращением их в
средства производства, предметы потребления.
За процессом производства следует
процесс потребления, после чего
использованные продукты выбрасываются.
Таким
образом, открытая система базируется
на принципе одноразового использования
исходного материала природы.
Каждый
раз производственная деятельность
начинается с использования некоторых
новых природных ресурсов, и каждый
раз потребление заканчивается
выбросами отходов в окружающую
среду. Как было показано выше, весьма
небольшая часть природных ресурсов
превращается в целевые продукты,
большая часть их попадает в отходы.
Биосфера
функционирует по принципу встроенности
систем: каждая форма конструируется
за счет деструкции других форм, составляя
звено всеобщего кругооборота вещества
в природе. Производственная деятельность
вплоть до самого последнего времени
строилась по другому принципу -
максимальной эксплуатации природных
ресурсов и игнорирования проблемы
деструкции отходов производства и
потребления. Этот путь был возможен
лишь до тех пор, пока масштабы отходов
не превышали границ способности
экологических систем к самовосстановлению.
Таким
образом, назрела необходимость
перехода к принципиально новой
форме связи - к замкнутым системам
производства, предполагающим возможно
большую встроенность производственных
процессов во всеобщий круговорот вещества
в природе.
При
замкнутой системе производство
строится, опираясь на следующие фундаментальные
принципы:
1.
возможно более полное использование
исходного природного вещества;
2.
возможно более полное использование
отходов (регенерация отходов
и превращение их в исходное
сырье для последующих ступеней
производства);
3.
создание конечных продуктов
производства с такими свойствами,
чтобы используемые отходы производства
и потребления могли быть ассимилированы
экологическими системами.
Сложившееся
сегодня положение в области
ресурсопотребления и масштабы промышленных
выбросов позволяют сделать вывод
о том, что имеется только один
путь решения проблемы оптимального
потребления природных ресурсов
и охраны окружающей среды - создание
экологически безвредных технологических
процессов, или безотходных, а на
первое время - малоотходных. Это единственный
способ, подсказанный самой природой.
В
ноябре 1979 г. в Женеве на совещании
по охране окружающей среды в рамках
Организации Объединенных Наций (ООН)
была принята «Декларация о малоотходной
и безотходной технологии и использовании
отходов». Под малоотходным понимают такое
производство, вредные последствия деятельности
которого не превышают уровня, допустимого
санитарными нормами, но по техническим,
экономическим, организационным или другим
причинам часть сырья и материалов переходит
в отходы и направляется на длительное
хранение.
Биосфера
дает нам природные ресурсы, из которых
в сфере производства получаются
конечные продукты, при этом образуются
отходы. Продукты используются либо в
сфере производства, либо в сфере
потребления, и вновь образуются
отходы. Под отходами понимаются вещества,
не обладающие на первых порах потребительской
ценностью. Во многих случаях при
необходимости после соответствующей
обработки они могут быть использованы
как вторичное сырье (вторичные
материальные ресурсы) или как вторичные
носители энергии (вторичные энергоресурсы).
Если по техническим или технологическим
причинам невозможно или экономически
невыгодно перерабатывать отходы, то
их необходимо выводить в биосферу
таким образом, чтобы по возможности
не наносить вреда естественной окружающей
среде.
3.Требования
к безотходному
производству.
На
пути совершенствования существующих
и разработки принципиально новых
технологических процессов необходимо
соблюдение ряда общих требований:
- осуществление
производственных процессов при минимально
возможном числе технологических стадий
(аппаратов), поскольку на каждой из них
образуются отходы, и теряется сырье;
применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;
интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;
создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов. Примером такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.
Безотходная технология - принцип организации производства вообще, подразумевающий использование сырья и энергии в замкнутом цикле. Замкнутый цикл означает цепочку первичное сырьё - производство - потребление - вторичное сырьё. Термин "безотходная технология" впервые был предложен комиссией по охране природных вод СССР.
Первичная цель безотходной технологии - настолько уменьшить выводимый в единицу времени в биосферу поток массы неиспользованных отходов, чтобы сохранялось естественное равновесие биосферы и обеспечивалось сохранение основных природных ресурсов.
и т.д.................
Безотходным называется производство, при котором все сырье и даже отходы все равно превращаются в готовую продукцию. В том числе концепция такого процесса предусматривает переработку любой продукции, даже после ее морального или физического износа. Это замкнутый цикл, который можно сравнить только с природными экологическими системами, в основе которых выступают биогеохимические круговороты веществ. Создание безотходного производства представляет постепенный и длительный процесс, для которого требуется решение ряда экономических, технологических, психологических, организационных и других задач.
Налаживание производства
Очень редко можно добиться полностью безотходного производства, но остаточный материал можно минимизировать. В том случае, если ассортимент достаточно большой, то лучше всего использовать универсальное сырье либо полуфабрикаты, а затем заниматься выстраиванием технологического процесса так, чтобы все эти составляющие подходили для изготовления большого количества единиц конечной продукции.
Налаженное безотходное и малоотходное производство упростит логистику и снизит затраты на сырьевые запасы. Это, в частности, будет отражаться на себестоимости и снижении затрат, в итоге вырастет прибыль. Важным считается то, что при таких процессах не залеживается сырье, и оно не приходит в негодность. В том случае, если материалы станут невостребованными для одной продукции, их пустят на изготовление другой.
Принципы
Для того чтобы минимизировать затраты предприятия и наладить его производительность, используются такие принципы безотходного производства:
- системность – это когда каждый из отдельных процессов можно рассмотреть как частицу более сложной технологической цепочки;
- комплексное использование энергетических и сырьевых ресурсов – это дополнительные возможности извлечь сопутствующие компоненты;
- цикличность материальных потоков – замкнутый производственный процесс, который определенным образом сможет повторить природные круговороты;
- рациональная организация – это когда невосполнимые потери ресурсов можно свести к минимуму за счет переработки отходов;
- принцип экологической безопасности.
Безотходная и малоотходная технология обеспечивают:
- полную переработку сырья при использовании компонентов на основе производства новых безотходных процессов;
- выпуск и изготовление новых разновидностей продукции с учетом запроса вторичной переработки;
- использование отходов и их потребление с итоговым получением товарной продукции, либо любого полезного их использования без смещения экологического равновесия;
- применение замкнутых систем водоснабжения в промышленности;
- изготовление безотходных комплексов.
Направление развития
Используя малоотходные и безотходные технологии производства можно сформулировать четыре основных направления их развития:
- Появление бессточных технологических систем самого разнообразного назначения, на основе имеющихся и перспективных способов очистки и повторного использования нормативно очистных стоков.
- Разработка и применение систем по переработке бытовых и промышленных отходов, которые можно рассматривать как вторичные материальные ресурсы.
- Внедрение технологических процессов изготовления традиционных видов продукции исключительно новыми способами, при которых можно выработать максимально возможный перенос энергии и вещества на готовый продукт;
- Разработка и применение териториально-промышленных комплексов, с более замкнутой структурой материальных отходов.
Требования к безотходному производству
Для того чтобы двигаться по пути совершенствования существующих и заниматься разработкой принципиально новых технологических процессов, нужно соблюдать определенные требования:
- уменьшение производственных процессов до минимального количества стадий, так как на каждой из них получаются отходы и попросту теряется сырье;
- использование непрерывных процессов, которые позволяют эффективно применять энергию и сырье;
- увеличение единичной мощности техники;
- регулярность производственных процессов, их автоматизация и оптимизация.
Правильное совмещение технологий и энергетики позволяет наладить качественное безотходное производство, которое можно отыскать в сфере химических превращений, экономии энергоресурсов, а также материалов и сырья.
Агропромышленный комплекс
На сегодняшний день, современные многофункциональные агропромышленные предприятия располагают значительной базой для того, чтобы обеспечить безотходное и малоотходное производство, благодаря которому усовершенствуется использование сырьевых вторичных ресурсов.
Самым актуальным примером в сельском хозяйстве может послужить продуманная переработка навоза. Исходный материал используется для удобрения кормовых культур, которые затем и скармливаются имеющемуся поголовью.
Использование дерева
Безотходное производство в России славится переработкой древесины, на сегодняшний день ее уровень составляет более чем 80%. Практически все отходы перерабатываются в полезные продукты, а именно – топливные брикеты и гранулы. Щепки и опилки прекрасно подойдут для отопления, так как такое сырье считается достаточно дешевым и имеет хорошую теплоотдачу. Безотходное производство древесины называют самым качественным и замкнутым процессом, так как отходы от него минимизированы, и можно сказать, практически отсутствуют. Помимо традиционных пиломатериалов также можно производить высококачественные мебельные щиты и мебель.
Бумажная промышленность
Для того чтобы наладить безотходное производство в бумажной промышленности, в первую очередь необходимо внедрить разработки по экономии на одну единицу продукции количества используемой воды. Также отдать предпочтение созданию бессточных и замкнутых систем промышленного водоснабжения. Немаловажным считается применение экстрагирующих соединений, которые содержатся в сырье из древесины, для того чтобы в итоге получить необходимый продукт. Обязательно нужно заниматься совершенствованием процессов отбеливания целлюлозы с использованием озона и кислорода. Также улучшается переработка отходов лесозаготовок с внедрением биотехнологических методов в целевых продуктах, и обеспечивается применение мощностей для переработки бумажных отходов, в том числе и макулатуры.
Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность
В таких отраслях очень важно наладить безотходное производство, примеры которого можно найти в применении таких технологических процессов, как:
- восстановление и окисление с использованием кислорода, воздуха и азота;
- внедрение мембранной технологии разделения жидкостных и газовых смесей;
- использование биотехнологии, включающей производство биогаза из отходов органических продуктов;
- методы ультрафиолетовой, плазменной, а также электроимпульсной интенсивности химических реакций.
Машиностроение
В этой сфере для того чтобы наладить безотходное производство, необходимо направлять научные разработки на водоочистку, благодаря чему переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды, а также получению металлов из сточных вод. Немаловажным считается получение металлов из пресс-порошков.
Энергетика
В энергетике нужно широко использовать безотходные технологии производства, которые необходимо направить на разработку новых способов сжигания топлива. Для примера можно привести горение в кипящем слое, которое понижает содержание загрязняющих веществ в газовых отходах. Важно внедрять в эксплуатацию пылеочистительное оборудование, при котором будет образовываться зола, и после она может стать пригодной для использования как строительный материал.
Горная промышленность
В этой отрасли немаловажным считается налаженное безотходное производство, примеры которого заключаются в:
- полной переработке отходов, как при подземном, так и при открытом способе добычи полезных ископаемых;
- широком использовании геотехнологических методов разработки новых залежей, при этом стараясь извлечь на землю только целевые компоненты;
- применении безотходных методов переработки и обогащении природного сырья непосредственно на месте его добычи;
- более активном использовании гидрометаллургических методов переработки руд.
Металлургия
В цветной и черной металлургии при формировании новых предприятий и обновлении уже имеющихся необходимо внедрять безотходное производство, которое поможет обеспечить экономию и полное использование рудного сырья. Это:
- переработка и вовлечение жидких, газообразных и твердых отходов, уменьшение сбросов и выбросов вредных веществ со сточными водами и отходящими газами;
- в качестве строительных материалов для дорог, стенных блоков и шахт можно использовать многотоннажные отвальные твердые отходы обогатительного и горного производства;
- увеличение эффективности вновь созданных и уже существующих процессов по улавливанию побочных компонентов, которые выделяются из сточных вод и отходящих газов;
- применение в полном объеме всех ферросплавных и доменных шлаков, а также налаживание переработки сталеплавильных отходов;
- обширное внедрение сухих способов по очистке газов от пылевого мусора для всего металлургического производства;
- стремительное сокращение потребления свежей воды, а также уменьшение сточных вод путем последующего развития и введения безводных процессов и бессточных систем по водоснабжению;
- внедрение на предприятие очистного оборудования, а также аппаратов по контролю различных факторов загрязнения окружающей среды;
- расширенное применение микроэлектроники, для возможности экономии энергии и материалов, а также контроля выхода отходов и их активного сокращения.
Безотходные и малоотходные производства (технологии)
По мере развития современного производства наряду с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Актуальность данной проблемы обусловлена следующими обстоятельствами.
Биосфера функционирует по принципу встроенности систем: каждая форма конструируется за счет деструкции других форм, составляя звено всеобщего кругооборота вещества в природе. Производственная деятельность вплоть до самого последнего времени строилась по другому принципу - максимальной эксплуатации природных ресурсов и игнорирования проблемы деструкции отходов производства и потребления. Этот путь был возможен лишь до тех пор, пока масштабы отходов не превышали границ способности экологических систем к самовосстановлению.
Между индустрией и окружающей средой до сих пор доминирует открытый тип связи. Аграрное производство гоже является открытой системой. Производственный процесс начинается с использования природных ресурсов и завершается превращением их в средства производства, предметы потребления. За процессом производства следует процесс потребления, после чего использованные продукты выбрасываются. Таким образом, открытая система базируется на принципе одноразового использования вещества природы.
Производственная деятельность начинается с использования некоторых новых природных ресурсов, а потребление заканчивается выбросами отходов в окружающую среду. Как было показано выше, весьма небольшая часть природных ресурсов превращается в целевые продукты, большая часть их попадает в отходы.
На основании этого можно говорить о существовании двух условных типов (моделей) общества: одноразового потребления (расточительное общество), создающего отходы и где производство носит многоотходный характер, и природосберегающего, где производство организовано на безотходных и малоотходных технологиях (рис. 6.10).
Таким образом, объективно возникает потребность перехода к принципиально новой форме связи - к замкнутым системам производства, предполагающим, возможно, большую автономность производства, исключение встроенности производственных процессов во всеобщий круговорот вещества в природе.
При замкнутой системе производство строится, опираясь на следующие фундаментальные положения:
- максимальное использование исходного природного вещества;
- максимальное использование отходов (регенерация отходов и превращение их в исходное сырье для последующих ступеней производства);
- создание конечных продуктов производства с такими свойствами, чтобы используемые отходы производства и потребления могли быть ассимилированы естественными экологическими системами;
- снижение количества отходов потребления путем выпуска товаров с меньшей массой, в биоразлагаемой упаковке, с полной их утилизацией еще до попадания в окружающую среду.
Принцип безотходности в общепринятом понятии сводится к тому, что при разработке и проектировании нового производства:
Применяют системный подход;
Рис. 6.10. Структурная схема общества одноразового потребления (а) и природосберегающего (б) соответственно
- комплексно используют ресурсы;
- учитывают цикличность материальных потоков;
- ограничивают воздействие на окружающую среду;
- рационально организовывают производственный процесс.
В соответствии с принципом системности каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы всего промышленного производства в регионе и на более высоком уровне - как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.
Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений Правительства РФ. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадиях процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.
Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газо- оборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно назвать комбинирование и кооперацию производств, создание ТИК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.
К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.
Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материалоемкости и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и ущерба ей, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным при достижении этой цели является разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств.
Отсюда можно заключить, что безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования.
Стратегия безотходной технологии исходит из того, что неиспользуемые отходы являются одновременно не полностью использованными природными ресурсами и источником загрязнения окружающей среды. Снижение удельного выхода неиспользуемых отходов в расчете на товарный продукт технологии позволит произвести больше продукции из того же количества сырья и станет вместе с тем действенной мерой по охране окружающей среды. Биосфера дает нам природные ресурсы, из которых в сфере производства получаются конечные продукты, при этом образуются отходы. Продукты применяются либо в сфере производства, либо в сфере потребления, и вновь образуются отходы. Практически всегда при необходимости после соответствующей обработки они могут быть использованы как вторичное сырье (вторичные материальные ресурсы) или как вторичные носители энергии (вторичные энергоресурсы). Если по техническим или технологическим причинам невозможно или экономически невыгодно перерабатывать отходы, то их необходимо вводить в биосферу таким образом, чтобы по возможности не наносить вреда естественной окружающей среде.
Можно составить следующий баланс но сферам производства и потребления исходя из закона сохранения материи:
где А - масса образующихся отходов в сферах производства и потребления, кг/с; R - расход природных ресурсов, кг/с; S - масса веществ, накапливающихся в сферах производства и потребления вследствие постоянного роста производства, кг/с; f t - средний коэффициент использования отходов, кг/кг.
Снижение удельного количества неиспользуемых отходов производства и тем самым удельного расхода природных ресурсов возможно за счет:
- уменьшения удельного выхода отходов;
- повышения коэффициента использования отходов;
- рециклинга, т.е. утилизации отходов потребления в производстве.
Выбор одного из путей зависит как от технологических возможностей,
так и от экономических условий. С одной стороны, первичная цель безотходной технологии заключается в таком уменьшении выводимой в единицу времени в биосферу массы неиспользованных отходов, при котором будет сохраняться естественное равновесие биосферы и обеспечивалось сохранение основных природных ресурсов. С другой стороны, крайне необходимы безотходные технологии, которые в качестве сырья используют отходы потребления. Такие технологии имеют двойную экологическую эффективность.
К настоящему времени при создании безотходных технологий определились следующие основные подходы:
- разработка бессточных технологических схем и водооборотных циклов на базе эффективных методов очистки и повторно-последовательного использования нормативно очищенных стоков;
- разработка технологических циклов с замкнутым воздухооборотом;
- замена воды в технологии на легко утилизируемые среды;
- замена воздуха на кислород и другие газы;
- разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов, исключающих образование любых видов отходов;
- создание территориально-промышленных комплексов, т.е. экономических районов, в которых реализована замкнутая система материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса;
- утилизация отходов в качестве вторичных материальных и энергетических ресурсов;
- использование отходов для переработки других отходов;
- сокращение массы отходов за счет уменьшения материалоемкости технологий.
Формулировка понятия безотходной технологии не должна восприниматься абсолютно, т.е. не следует думать, что возможно производство без отходов, однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. В реальных условиях полностью безотходную технологию нельзя создать ни практически, ни теоретически (подобно тому, что в соответствии со вторым законом термодинамики нельзя как полностью перевести энергию в полезную механическую работу, так и сырье невозможно полностью перевести в полезный экологически безопасный продукт). Другими словами, полностью безотходная технология - это идеальная система, к которой должен стремиться всякий реальный технологический цикл, и чем больше будет степень приближения, тем меньшую экологическую опасность будет представлять данное производство.
Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т.е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.
В некоторых случаях используют понятие «экологически чистая технология», подразумевая под этим такой метод производства, при котором сырье и энергия применяют настолько рационально, что объемы выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и отходов сведены к минимуму.
Поскольку степень экологической чистоты будет определяться степенью приближения малоотходной технологии к идеальной модели, то необходимо ввести соответствующие коэффициенты, оценивающие приближение малоотходной технологии к безотходной.
Имеется ряд подходов к определению безотходное™ производства: экспериментальная оценка, оценка по сырьевому и энергетическому балансам, по общему параметру оптимизации, полученному с помощью функции желательности или технологического профиля, а также экономическим путем при сопоставлении затрат на производство продукции.
Общий баланс относительной токсичности массы вредных веществ определяется следующим выражением:
где М с + М в - сумма отходов, поступающих в окружающую среду со сточными водами и газовыми выбросами; ?М Н - масса нейтрализованных отходов, ХМ р - масса рассеянных отходов.
Относительную экологичность типового процесса, технологической линии, цеха можно определить по выражению
Если А -> 0, то процесс стремится к безотходному состоянию.
Для количественной оценки безотходное™ производств рекомендуется использовать коэффициент безотходности, который учитывает различные факторы в зависимости от отрасли народного хозяйства.
Так, для угольной промышленности коэффициент безотходности К С) предложено определять по выражению
где К п - коэффициент использования породы в результате горных работ; К к - коэффициент использования попутно забираемой воды, образующейся при добыче угля; К пг - коэффициент использования нылегазовых отходов. Для химической промышленности коэффициент безотходности
где К м - коэффициент полноты использования материальных ресурсов; К:) - коэффициент полноты использования энергетических ресурсов; К ЭТ - коэффициент соответствия экологическим требованиям. Значения первых двух коэффициентов находят с учетом данных о материальном и энергетическом балансах.
Значение коэффициента К эт определяется по выражению
где Г) г, г| а, г| л - коэффициенты соответствия экологическим требованиям для гидросферы, атмосферы и литосферы соответственно.
Коэффициент r v определяется но выражению
где п - число загрязняющих веществ, содержащихся в жидких отходах, отводимых в водные объекты (гидросферу); В { - фактический сброс z-го ингредиента (вещества) в единицу времени, НДС,- - предельно допустимый сброс г-го ингредиента в единицу времени; ПДК, - предельно допустимая концентрация г-го ингредиента для водоема данного вида водопользования.
Если В,
Если данные о НДС отсутствуют, то расчет ведут по выражению
где Сj - концентрация г-го ингредиента.
При сбросе в водоем нескольких загрязняющих веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности должно выполняться следующее условие:
Методика расчета коэффициента Г| а аналогична выше рассмотренной. Коэффициент г| л в настоящее время принимается равным единице. Если значение коэффициента К эт К эт единице рассчитывают коэффициенты К м и К э или только один коэффициент К м. Для целевого продукта коэффициент К м определяется по выражению
где М оп - материалы основного производства; М вп - материалы вспомогательного производства; 0 оп - отходы основного производства; ОТ оп - отбросы основного производства; П оп - потери основного производства.
В случае если К м лежит в интервале 0,9-1,0, то производство считается безотходным, при нахождении К м в интервале 0,8-0,9 - малоотходным, при значении К м
В общем случае для оценки степени совершенства технологического процесса с учетом взаимодействия с окружающей средой за критерий безотходное™ принимается коэффициент экологического действия:
где В т - теоретическое воздействие, необходимое для производства; Вф - фактическое воздействие; В п - воздействие, определяемое конкретным производством.
Если Вф К ш -> 0, т.е. данное производство совершенно не учитывает требований экологической безопасности, что ведет к так называемому экологическому просчету. Чем выше значение коэффициента К эд, тем более совершенным является производство с учетом воздействия на окружающую среду и тем более существенно оно приближается к безотходной технологии.
Социально-экономический эффект (СЭЭ) безотходных производств можно оценить по комплексному критерию:
где? Э, - сумма всех эффектов, достигаемых при внедрении безотходного производства; У - ущерб от загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления; З п - полные затраты на создание безотходного производства.
При наличии нескольких вариантов должен быть выбран вариант с наибольшим СЭЭ при минимальных значениях З п.
Таким образом, сочетание прогрессивных технологий с современными методами очистки и контроля газопылевых выбросов, вторичного использования отходов позволяет реконструировать существующие и проектировать новые производства, отвечающие требованиям малоотходное™ и экологической безопасности.
БЕЗОТХОДНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА в хим. технологии (безотходная технология), осуществляются по оптим. технол. схемам (см. Оптимизация) с замкнутыми (рециркуляционными) материальными и энергетич. потоками, не имеют сточных вод (бессточные произ-ва), газовых выбросов в атмосферу и твердых отходов (безотвальные произ-ва). Термин "безотходные производства" носит условный характер, т.к. в реальных условиях из-за несовершенства совр. технологии невозможно полностью исключить все отходы и воздействие произ-ва на окружающую среду . При безотходных производствах наиболее рационально используются прир. и вторичные сырьевые ресурсы и энергия с миним. ущербом для окружающей среды .
В концепцию безотходности произ-ва значит. вклад внесли советские ученые (А. Е. Ферсман, Н. Н. Семенов, И. В. Пет-рянов-Соколов, Б. Н. Ласкорин и др.). По аналогии с прир. экологич. системами безотходные производства базируются на техногенном круговороте в-в и энергии. Необходимость в создании безотходных производств возникла в 50-х гг. 20 в. в связи с истощением мировых прир. ресурсов и загрязнением биосферы в результате бурного развития, наряду с химизацией с. х-ва и ростом транспорта, ведущих отраслей энергетики и обрабатывающей пром-сти (переработка нефти , хим. пром-сть, ядерная энергетика , цветная металлургия и др.).
Согласно представлениям Д. И. Менделеева (1885), мерой совершенства произ-ва является кол-во отходов. С развитием науки и техники каждое произ-во все более приближается к безотходному. На данном этапе к безотходным производствам относятся, по существу, малоотходные произ-ва, в к-рых только небольшая часть сырья превращ. в отходы. Последние подвергают захоронению, обезвреживанию или направляют на длит. хранение с целью их утилизации в перспективе. В малоотходных произ-вах выбросы вредных в-в не превышают ПДК, а также уровня, при к-ром предотвращаются необратимые экологические изменения (см. Охрана природы).
Осн. направления создания малоотходных произ-в на отдельном предприятии или в целом пром. регионе: экологически безопасная подготовка и комплексная переработка сырья в сочетании с очисткой вредных выбросов, утилизацией отходов, оптим. использованием энергии, водо- и газооборотных циклов; применение т. наз. коротких (малостадийных) технол. схем с макс. извлечением целевых и побочных продуктов на каждой стадии; замена периодич. процессов непрерывными с использованием автоматизир. систем управления ими и более совершенного оборудования; широкое вовлечение в произ-во вторичных ресурсов.
Развитие хим., нефтеперерабатывающей, нефтехим. и ряда др. отраслей пром-сти связано с разработкой т. наз. энерготехнол. схем - систем большой единичной мощности. Последние наряду с макс. использованием сырья и энергии обеспечивают высокоэффективную очистку сточных вод и газовых выбросов в атмосферу благодаря применению безводных технол. процессов, водо- и газооборотных (включая воздухооборотные) циклов, к-рые экологически и экономически целесообразнее, чем соотв. прямоточное водоснабжение и газов очистка до санитарных норм.
Оптим. использование сырьевых ресурсов достигается их комплексной переработкой. Примеры: хим. переработка твердых топлив (см. Коксохимия), нефти (см. Нефтепереработка), апатито-нефелиновых, фосфорито-апатитовых, полиметаллич. руд и т.д. Напр., при комплексной переработке апатито-нефелиновых руд помимо фосфатов получают также др. ценные продукты. Так, в СССР впервые в мире разработана и осуществлена технология переработки нефелинов - отходов обогащения апатитов . В результате на 1 т глинозема получают 0,2-0,3 т К 2 СО 3 , 0,60-0,75 т Na 2 CO 3 и 9-10 т цемента . Такая технология в сочетании с замкнутым водооборотом и эффективной очисткой газов печей спекания и цементного произ-ва обеспечивает миним. кол-во отходов. Прогрессивный метод азотнокислотного разложения фосфоритов и апатитов при получении сложных удобрений (напр., нитроаммофоски) исключает образование фосфогипса - многотоннажного отхода произ-ва этих удобрений сернокислотным способом. Наряду с азотно-фосфорными или азотно-фосфорно-калийными удобрениями получают SrCO 3 , CaCO 3 , CaF 2 , NH 4 NO 3 , оксиды РЗЭ и др. важные продукты.
Оптим. использование энергоресурсов достигается рациональным расходованием их для технол. нужд на разл. стадиях произ-ва, а также утилизацией теплоты низкого потенциала (50-150°С) для обеспечения комфортных условий труда в пром. и непроизводств. помещениях, для коммунально-бытового горячего водоснабжения , отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха , обогрева теплиц, водоемов и т.д. наиб. эффективно в хим. пром-сти энергоресурсы используют в совр. энерготехнол. схемах произ-в NH 3 , слабой HNO 3 и карбамида .
Прогрессивная форма организации безотходных производств - комбинирование разных технол. схем. Для хим. пром-сти особенно характерно применение отходов осн. произ-ва в кач-ве сырья вновь организуемых подчиненных произ-в. Так, произ-во NH 3 совмещают, используя его отход - СО 2 , с произ-вом карбамида на одном хим. предприятии. Др. типичный пример - объединение хим. предприятия по произ-ву H 2 SO 4 с металлургическим, на отходах к-рого (флотационном колчедане и отходящих печных газах , содержащих SO 2) оно базируется. Важная роль в утилизации твердых вторичных сырьевых ресурсов принадлежит пром-сти строит. материалов. Напр., доменные шлаки (практически полностью) и фосфогипс применяют для произ-ва цемента , шлакоси-таллов, минер. ваты , шлаковой пемзы, гипсовых вяжущих и т.д.
Создание безотходных производств особенно эффективно на основе принципиально новых технол. процессов. Пример - бескоксовый, бездоменный метод получения стали, при к-ром из технол. схемы исключены стадии, в макс. степени влиявшие на загрязнение окружающей среды : доменный передел. произ-во кокса и агломерата. Такая технология обеспечивает значит. снижение выбросов в атмосферу SO 2 , пыли и др. вредных в-в, позволяет втрое уменьшить потребление воды и практически полностью утилизировать все твердые отходы.
Перспективно также применение, напр., в гидрометаллургии сорбционных, сорбционно-экстракционных и экстракционных процессов, к-рые обеспечивают высокую избирательность извлечения разл. компонентов, эффективную очистку сточных вод и отсутствие газовых выбросов в атмосферу . Так, экстракционные процессы используют для извлечения и разделения, напр., Та и Nb, РЗЭ, Т1 и In, а также при получении Аи высокой чистоты (см. также Выщелачивание).
Важную роль в создании безотходных производств играет совершенствование аппаратурного оформления технол. процессов. Так, переход произ-ва
Загрузка...
