Малоотходные и безотходные производства – Безотходное и малоотходное производство. Программа «отходы»

примеры создания. Безотходное и малоотходное производство :: BusinessMan.ru

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:

1. Появление бессточных технологических систем самого разнообразного назначения, на основе имеющихся и перспективных способов очистки и повторного использования нормативно очистных стоков.
2. Разработка и применение систем по переработке бытовых и промышленных отходов, которые можно рассматривать как вторичные материальные ресурсы.
3. Внедрение технологических процессов изготовления традиционных видов продукции исключительно новыми способами, при которых можно выработать максимально возможный перенос энергии и вещества на готовый продукт;
4. 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.

businessman.ru

Безотходная и малоотходная технологии, цикличность материальных потоков

Рациональное и комплексное использование сырьевых ресурсов имеет решающее значение, так как в настоящее время в конечный продукт включается в среднем лишь около 10% массы используемых природных ресурсов, а остальные 90% теряются. Высшей формой рационального природопользования является такая деятельность человека, которая практически полностью использует природные ресурсы, не порождает загрязнения и отходы и в конечном итоге все снова возвращает природе, не нарушая ее состояния. При безотходном производстве предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. В идеальном случае такое производство не имеет вредных выбросов в атмосферу, сточных вод и твердых отходов.

Термин «безотходная технология» впервые был сформулирован нашими учеными-химиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1956 г. Он получил широкое распространение не только у нас, но и за рубежом. Ниже приведено официальное определение данного термина, закрепленное в 1984 г. в Ташкенте решением Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН).

Безотходная технология — это такой метод производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: первичные сырьевые ресурсы-производство-потребление-вторичные ресурсы, и любые воздействия на природную среду не нарушают ее нормального функционирования.

Безотходная технология включает следующие процессы:

•  комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов и получение продукции с отсутствием или наименьшим количеством отходов;

•  создание и выпуск новой продукции с учетом ее повторного использования;

•  переработку выбросов, стоков, отходов производства с получением полезной продукции;

•  бессточные технологические системы и замкнутые системы газо- и водоснабжения с использованием прогрессивных способов очистки загрязненного воздуха и сточных вод;

• создание территориально-промышленных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую технологию материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Малоотходная технология — это промежуточная ступень при создании безотходного производства, когда небольшая часть сырья и материалов переходит в отходы, а вредное воздействие на природу не превышает санитарных норм.

Коэффициент безотходности (или коэффициент комплексности) — это доля полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему их количеству.

Этот коэффициент широко используется в цветной металлургии и предлагается в качестве количественного критерия безотходности: для малоотходной технологии он должен быть не менее 75%, для безотходной технологии — не менее 95%.

В настоящее время имеется некоторый опыт в области создания и внедрения малоотходной и безотходной технологий в ряде отраслей промышленности. Например, Волховский глиноземный завод перерабатывает нефелин на глинозем и попутно получает соду, поташ и цемент по практически безотходной технологической схеме. Затраты на их производство на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.

Однако перевод существующих технологий в малоотходные и безотходные производства требует решения большого комплекса весьма сложных технологических, конструкторских и организационных задач, основанных на использовании новейших научнотехнических достижений. При этом необходимо руководствоваться следующими принципами.

Принцип системности. В соответствии с ним процессы или производства являются элементами системы промышленного производства в регионе (ТПК) и далее — элементами всей экологоэкономической системы, которая включает, кроме материального производства и иной деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы), а также человека и среду его обитания. Поэтому при создании безотходных производств необходимо учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Комплексность использования ресурсов. Этот принцип создания безотходного производства требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является сложным по составу. В среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной переработке сырья. Так, комплексная переработка полиметаллических руд позволяет получать около 40 элементов в виде металлов высокой чистоты и их соединений. Уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиновые металлы, а также более 20% золота получают попутно при комплексной переработке полиметаллических руд.

Конкретные формы реализации этого принципа в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадиях отдельного процесса, производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.

Цикличность материальных потоков. Это общий принцип создания безотходного производства. Примерам цикличных материальных потоков являются замкнутые водо- и газооборотные циклы. Последовательное применение этого принципа должно привести в конечном итоге к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

Ограничение и исключение вредного воздействия производства на биосферу при планомерном и целенаправленном росте объемов безотходного производства. Этот принцип обязан обеспечить сохранение природных и социальных ресурсов, таких как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, здоровье населения. Данный принцип осуществим лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Рациональность организации создания безотходного производства: разумное использование всех компонентов сырья; минимизация энерго-, материало- и трудоемкости производства; поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, исключающих или уменьшающих вредное воздействие на биосферу; кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других; создание безотходных ТПК.

При создании безотходного производства путем совершенствования существующих и разработки новых технологических процессов обычно используются следующие способы и методы:

•  осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы и теряется сырье;

•  увеличение единичной мощности агрегатов, применение непрерывных процессов; интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;

•  создание энерготехнологических процессов, сочетающих энергетику с технологией;

•  энерготехнологические процессы позволяют полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов.

Для перехода отдельных, особенно новых производств, на безотходную технологию необходима разработка отдельными предприятиями, объединениями, отраслями и в целом правительственными структурами комплексных государственных программ по созданию и внедрению безотходных производств и территориально-промышленных комплексов.

Общие пути решения экологических проблем

•  вместо деклараций — экологически обоснованные и экономически обеспеченные проекты в мировых рамках;

•  интеграция интеллектуальных сил, техники и финансов всех стран мира на осуществление этих проек

www.aboutecology.ru

определение, описание, проблемы и принципы

Проблемы вредного влияния промышленности на окружающую среду давно беспокоят экологов. Наряду с современными средствами организации эффективных способов утилизации опасных отходов разрабатываются и варианты минимизации изначального ущерба экологической обстановке. В этом плане снижение выбросов отходов позволяет не только сокращать ущерб близлежащим инфраструктурным объектам, но и повышать экономическую эффективность предприятий. Правда, безотходные технологии требуют и существенных вкладов в ходе реализации. Внедрение подобных программ нередко затрагивает производственные этапы, заставляя руководителей пересматривать подходы к обеспечению технологических процессов.

Что такое безотходные и малоотходные технологии?

В широком представлении безотходность вовсе не предполагает полного отказа от выработки вторичных продуктов, которые остаются после основного производственного процесса. То есть определение безотходной технологии может подразумевать такую организацию работы предприятия, при котором осуществляется наиболее рациональное потребление природных ресурсов и энергии. Но это все-таки общее определение данного понятия. Если же строго подходить к рассмотрению вопроса, то безотходные технологии следует представлять как общий принцип организации производственного процесса, согласно которому сырье используется полностью в замкнутом цикле.

Отдельного внимания заслуживает малоотходная технология. В сущности, это промежуточное звено, которое позволяет с минимальными затратами перевести предприятие в режим производства с полным циклом. На объектах, где была реализована малоотходная концепция, наблюдается уровень вредного воздействия на экологический фон, не превышающий допустимые санитарные нормативы. Тем не менее, если безотходные технологии предполагают полную переработку вторичного сырья, то в данном случае допускается также длительное хранение или захоронение материалов.

Как оценивается безотходность производства?

Для начала следует отметить, что полная реализация совершенно безотходного производства возможна далеко не всегда. Существуют целые отрасли, в которых предприятия и комбинаты в силу разных причин не могут выйти из статуса малоотходных. В этом плане заслуживают внимания оценки безотходности. В частности, специалисты используют коэффициенты, которые позволяют определить, какой процент отходов предприятие не может переработать и отправляет на утилизацию или хранение.

К примеру, малоотходные и безотходные технологии в угольной промышленности внедрять сложнее, чем в других отраслях. В данном случае коэффициент безотходности варьируется в пределах от 75 до 95 %. Также следует вспомнить о самой сути внедрения технологий, сокращающих воздействие вредных веществ на окружающую среду. С учетом этого аспекта можно говорить о необходимости определения и доли полезных веществ, которые содержатся в отходах. Иногда этот показатель достигает 80 %.

Принципы технологий

Безотходная технология базируется на основе нескольких принципов, главными среди которых являются следующие:

• Системный подход. Предполагает, что рассматривать объект производства с точки зрения минимизации отходов необходимо без отрыва от региональной промышленной инфраструктуры.
• Цикличность потоков. Согласно этому принципу, должен быть в некотором роде круговорот используемого сырья, а также энергии, обеспечивающей его переработку.
• Комплексное применение ресурсов. Данный принцип предусматривает максимальное потребление сырья и энергетического потенциала. Поскольку любое сырье может рассматриваться в качестве комплексного, все его компоненты должны извлекаться в ходе производственных циклов.
• Ограничение воздействий на экологию. Можно сказать, это главная идея, в соответствии с которой разрабатываются малоотходные и безотходные технологии производства в разных отраслях.
• Рациональность организации производства. В этом случае предполагается оптимизация технологических процессов с целью максимальной экономии материальных ресурсов, энергетических затрат и финансовых вложений.

Процесс внедрения безотходных технологий

Любые действия, направленные на изменения производственного процесса, предусматривают разработку проекта. В данном случае может предполагаться создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на платформе эффективных методов фильтрации. Подобные схемы, к примеру, используются в отраслях гальванического производства. Одним из наиболее эффективных инструментов переработки вторичной сырьевой базы является внедрение безотходных технологий, которые исключают образование вторичных продуктов в принципе. Для этого в производственные процессы вводятся дополнительные этапы переработки и очистки. Также практикуется создание отдельных промышленных комплексов, которые целенаправленно реализуют замкнутые системы с обеспечением переработки материальных потоков.

Безотходность в металлургии

В процессе проектирования комбинатов, которые будут заниматься переработкой цветных и черных металлов, используется наиболее широкий диапазон средств обеспечения безотходности. Например, в переработку могут вовлекаться жидкие, газообразные и твердые отходы. В качестве базового инструмента минимизации продуктов переработки применяют также средства очистки. Кроме того, малоотходные и безотходные технологии могут действовать не только в рамках непосредственно металлургического предприятия. Горные и обогатительные комбинаты, где происходит разработка многотоннажных отвальных отходов, занимаются выпуском готовых стройматериалов. В частности, из отходов делают закладки для шахт, формируют стеновые блоки и кладут дорожные покрытия.

Безотходность в сельском хозяйстве

Данная сфера хозяйственной деятельности наиболее гибка в плане использования средств, обеспечивающих вторичную переработку ресурсов. Связано это с тем, что в основе большей части отходов сельского хозяйства содержатся продукты органического происхождения. Например, безотходные технологии могут появляться в виде повторного использования компоста, навоза, опилок, листвы и других материалов. Далее из этих отходов формируется сырьевая база для удобрения, что экономит затраты невозобновляемых ресурсов.

Безотходность в энергетике

В современной энергетике специалисты ориентируются на широкое применение технологичных методов сжигания топлива. Это может быть использование кипящего слоя, который способствует минимизации загрязняющих веществ в выпускаемых газах. Также безотходная технология производства в энергетической сфере проявляется в виде освоения разработок, направленных на очистку газовых выбросов от азота и оксидов серы. Изменяются и подходы к техническому оснащению предприятий. Пылеочистное оборудование, к примеру, эксплуатируется с большим КПД, а образующаяся при этом зола в дальнейшем поступает уже в строительную сферу как ингредиент бетонных растворов.

Проблемы безотходных и малоотходных производств

Основная часть проблем, возникающих в процессе перехода к безотходному производству, обусловлена противоречием между стремлением к минимизации продуктов переработки и сохранением эффективности предприятий. Включение в производственные процессы новых этапов с утилизацией вторичного сырья, к примеру, сокращает экономические показатели промышленных объектов. Также проблемы безотходной технологии связаны с невозможностью переработки целого ряда продуктов выброса. Преимущественно это относится к отраслям химической промышленности, в которых повышаются объемы вредных газообразных отходов. Впрочем, есть и обратные примеры, когда внедрение проектов безотходного производства способствовало повышению экономической эффективности. В той же горной промышленности предприятия реализуют в качестве вторичного сырья породы с характеристиками, удовлетворяющими запросам строительных комбинатов.

Управление безотходными предприятиями

Интеграция систем, позволяющих оптимизировать производственные мощности с точки зрения минимизации образования вредных отходов, предполагает и совершенствование процессов управления. От предприятий требуется организация целого комплекса функций, которые позволяют регулировать образование, применение и размещение продуктов переработки. При этом важно учитывать, что безотходные технологии на предприятиях затрагивают не только непосредственные источники выработки вторичного сырья, но и дальнейших потребителей. Для повышения эффективности последующего управления отходами совершенствуются системы хранения и захоронения сырья.

Заключение

Несмотря на сокращение объемов производства в условиях кризиса, вредное воздействие промышленных предприятий на окружающую среду остается на прежнем уровне (в лучшем случае). Объясняется это тем, что руководители стремятся экономить, в том числе и на природоохранных затратах. Тем не менее, безотходные ресурсосберегающие технологии позволяют решать и проблемы такого рода, предлагая средства более рационального потребления исходной сырьевой базы. Иными словами, меры по сокращению отходов вступают в действие уже на первых этапах технологического процесса. Это дает возможность не только оптимизировать объемы конечного выпуска вторичного продукта, но и экономить на первоначальных затратах, связанных с закупкой ресурсов для производства.

fb.ru

7.7. Малоотходные и безотходные производства

Перед человечеством встала задача рационального природопользования в сочетании с эффективным снижением отрицательного воздействия промышленного производства на биосферу, то есть применение экологизированных производств. Экологизация производств – это процесс неуклонного и последовательного внедрения систем, в частности, технологических, управленческих решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды на локальном, региональном и глобальном уровнях. Экологизация технологий (производств) – мероприятия по предотвращению негативного воздействия производственных процессов на природную среду, которая осуществляется разработкой малоотходных (ресурсосберегающих) технологий, аппаратов и оборудования, дающих на выходе минимум вредных выбросов.

Экологизированные технологии – это производственные процессы и производства, которые не нарушают естественный круговорот, сводят до минимума поступление загрязняющих веществ в биосферу и гармонично вписываются в природные условия. В их основу должны быть положены следующие принципы:

1) принцип пространственной компактности: каждое предприятие должно занимать минимально разумную территорию, а его цеха и отделы работать по принципу: создание экологически чистой продукции – ее сбыт – возврат отходов в производство;

2) принцип малоотходности технологий и производств;

3) принцип замкнутости производственных циклов, что позволяет сохранить в чистоте природную среду и уменьшить потребление природных ресурсов;

4) принцип возможности вторичной переработки (рекуперации) отходов до такой степени, чтобы сделать их допустимыми для разложения и включения в естественные круговороты.

Опираясь на основные понятия экологии, можно рассматривать и устанавливать главные способы (методы) разрешения конфликта человека с природой, сохранение высокого качества окружающей среды и здоровья населения. Комплексное решение данной задачи возможно лишь при владении специалистом того или иного производства знаниями в области экологии, позволяющими с позиций охраны окружающей среды обладать экологическим мышлением.

Для кардинального решения проблемы экологии, снижения ресурсоёмкости и энергоёмкости производства необходимо обеспечить кругооборот сырья, утилизировать вторичные ресурсы, полностью использовать всё, что добывается из недр земли и океана, на основе комплексной переработки. Производство необходимо перестроить таким образом, чтобы технологии стали максимально безотходными, экологически чистыми и экономически выгодными. Эти технологии должны заимствовать природные принципы: где отходы одних организмов являются важнейшим ресурсом для других.

При механической переработке древесины отходы составляют более 40 % от общего объема перерабатываемого сырья, ежегодный прирост таких отходов в целом по стране достигает десятки миллионов кубических метров. До 70 % эти отходы не вовлекаются в дальнейший технологический передел, складируются или сжигаются без утилизации тепла, что приводит к увеличению антропогенного загрязнения окружающей природной среды.

Экологически безопасным и экономически целесообразным способом утилизации является получение на их основе древесно-минеральных композиций, которые используются в производстве строительных, тепло- и звукоизолирующих материалов. Известны древесные композиты на основе цемента (фибролит, арболит), каустического магнезита (ксилолит), которые применяются для производства искусственного строительного материала.

Ещё в 30-х годах ХХ столетия академик А.Е. Ферсман, имея в виду идею ресурсных циклов, под комплексным использованием сырья подразумевал такую организацию производства, при которой не пропадал бы ни один грамм добываемой горной массы, не было бы отходов. Пока же формирующиеся циклы представляют собой главным образом стадии последовательной переработки сырья (рис. 7.32).

Рис. 7.32. Схемы технологических процессов переработки сырья в готовую продукцию при безотходном (а), малоотходном (б) и открытом технологических процессах (Маслов, Коробов, 1996)

Такие циклы называют простыми, линейными. Например, связи по вертикали: лесозаготовка – вывозка леса – лесопиление – деревообработка. Данные циклы уже обеспечивают существенный эффект по сравнению с одиночно расположенными (точечными) предприятиями, и в то же время этот результат будет несоизмеримо выше при развитии не только вертикальных, но и горизонтальных связей. Данные связи могут развиваться на каждой стадии цикла, где образуются отходы. На базе этих отходов формируются производства (лесохимии, производство древесно-стружечных плит и др.). Такой цикл называется сложным. При кооперировании и комбинировании сокращаются экономические издержки производства, а главное достигается комплексность использования сырья. Динамика их развития может быть представлена следующим образом (рис. 7.33).

Ресурсные циклы будут постепенно преобразовываться (трансформироваться) на основе тех же принципов, что и естественные циклы – взаимосвязи и замкнутости. Данная организация ресурсных циклов получила название безотходных производств, понимаемых как совокупность технологических процессов, из которых отходы одних используются в качестве сырья для других производств и тем самым обеспечивается их полная утилизация. Реальным же является переход к малоотходным производствам, характеризующимся максимально возможной утилизации выбросов.

Рис. 7. 33. Развитие ресурсного цикла

Так, например, украинскими учёными разработана технология извлечения графита из копоти металлургических заводов; её применение позволяет полностью отказаться от добычи графитовых руд, исключить складирование отходов производства и самое главное улучшить состояние атмосферы.

Одним из методов снижения выбросов СО₂ является связывание его в химические соединения. Наиболее перспективное направление – это получение метанола. В производстве метанола используются СО, СО₂ и Н₂. Таким образом, можно снизить выбросы в атмосферу и повысить степень использования сырья за счёт создания совместных производств метанола и водорода, метанола и аммиака, которые по степени связывания оксидов углерода в метанол делятся на производства с полным или частичным использованием СО и СО₂. Широкое распространение получили на сегодняшний день совместные производства с частичным использованием монооксида и диоксида углерода. Суммарные реакции получения метанола из оксидов углерода и водорода описываются следующими уравнениями:

СО + 2Н₂ = СН₃ОН; СО₂ + 3Н₂ + СН₃ОН + Н₂О.

Благодаря связыванию оксидов СО и СО₂ заметно уменьшается их выброс в атмосферу и дополнительно получается сырьё для производства химических продуктов, в том числе синтетическое топливо для двигателей внутреннего сгорания, которое является менее вредным и более дешёвым.

Нестандартным решением вопроса утилизации ТБО является получение из него водорода с использованием технологии плазменной переработки путём высокотемпературного пиролиза их органической составляющей. Образующийся пиролизный газ содержит до 40 % водорода, 35 % оксида углерода и необходимое количество примесей других углеводородов. Это даёт возможность получать до 150 кг водорода из 1 т ТБО. Так решаются две проблемы: получение экологически чистого топлива и утилизация твердых бытовых отходов.

Серьезной проблемой утилизации для бумажной промышленности является утилизация скопа. Скоп – это волокнистый органический отход при производстве бумаги, осадок первичных отстойников. Эти отходы многотоннажны, оказывают отрицательное влияние на экологию мест складирования и близлежащие территории. Например, ежегодно только на ООО «Пермский картон» образуется не менее 2,5 тыс. т абсолютно сухого скопа. Ученые Пермского государственного технического университета (Б.С. Баталин и И.А. Козлов, 2007) разработали технологию использования его при производстве теплоизоляционных плит на основе цемента, которые применяются в строительстве.

Наиболее рациональным решением проблемы охраны водоёмов от загрязнения сточными водами является создание замкнутых систем водоснабжения и водоотведения для промышленных предприятий, то есть использование очищенных сточных вод в системах оборотного водоснабжения. При этом свежая вода забирается из источников только для питьевых целей. Городские сточные воды также можно использовать на предприятиях разных отраслей после их предварительной очистки. Использование биологически очищенных сточных вод в оборотных системах водоснабжения позволяет частично или полностью отказаться от свежей воды. Доля сточных вод в подпитке оборотных систем водоснабжения может составлять от 50 до 100 %. Замкнутые и оборотные системы водоснабжения – основа бессточных предприятий с локальными очистными установками, повторным использованием сточных вод и рекупераций отходов (рис. 7.34).

Отходы

Производство

Продукция n –й стадии

О

Производство

тходы

ПродукцияII-й стадии

Производство

Продукция I- й стадии

Малоотходная система Безотходная система

Рис. 7.34. Схема малоотходной и безотходной технологических систем

производства

Конечная цель безотходного и малоотходного производства достигается при прохождении нескольких ступеней переработки отходов всех видов. Система малоотходна, если на n-й стадии производства выделяемые отходы незначительно воздействуют на окружающую среду. Система считается безотходной, когда отходы n-й стадии вновь поступают в производство или становятся безвредными.

В 1980-х годах в НПО «Крахмалпродукт» была разработана гидроциклонная технология безотходной переработки картофеля на крахмалопаточных заводах при традиционной технологии выработки крахмала из картофеля. Сырье гидротранспортером подается на моечную линию, оснащенную камне- и соломоловушками, а затем поступает на пильчатую терку. Из полученной кашки на барабанно-струйных ситах четырежды вымывают крахмал. Для сгущения крахмальная суспензия через центрифуги уходит на станцию рафинирования, в сушилки и только потом пропущенный, просеянный конечный продукт расфасовывают. При использовании гидроциклонной технологии после терки картофельная кашка попадает в специальные аппараты-микроциклоны. Поступает она туда под давлением по касательной к внутренней поверхности аппарата, приобретая вращение. Более тяжелые частицы крахмала направляются в одну сторону, а мезга с соком – в другую.

При традиционном методе получения крахмала на кормовые цели используют лишь мезгу (клетчатку), картофельный же сок, содержащий белки, микроэлементы, витамины уходят с водой в водоемы, загрязняя их. При гидроциклонном методе после гидроциклона мезга с соком разваривается и осахаривается с помощью ферментов, происходит частичная коагуляция белка. Затем масса проходит через центрифугу, сушилку, а оставшаяся масса уваривается. В результате получается сухая, обогащенная белками, мезга – ценный корм для животных. Примечательно то, что по традиционной технологии на переработку 1 т картофеля тратится 15 т воды, а при гидроциклонной – 0,5 т. При традиционной технологии в сутки перерабатывается 200 т картофеля, гидроциклонной – 500 т.

Новочеркасский молочный завод, внедрив безотходную углубленную переработку молока, обеспечил полную переработку на промышленных установках не только молока, но и всего сырья, получаемого в процессе производства. Благодаря безотходной технологии, применяемой на заводе, годовая экономия достигла 2000 т цельного молока. На заводе из так называемых отходов – сыворотки, пахты и обезжиренного молока – вырабатывают сыр, творожные пасты, сгущенное молоко с сахаром, ценные порошковые добавки и т.д.

В Башкирии нашла применение безотходная технология сыроделания. На изготовление сыра на сыродельном комбинате ежедневно используют 180 т молока, получая при этом только 15 т сыра, остальная часть 165 т – сыворотка. Сепарирование ее перед сушкой дает в год 60 т дополнительно извлекаемого сливочного масла. Дальнейшие операции на вакуумно-выпарном аппарате превращают мутноватую жидкость в белый порошок. Из 22 кг жидкости получают 1 кг сухого порошка, поступающего затем на различные пищевые цели, – выработку плавленых сыров, мороженного, кондитерских изделий.

По поводу малоотходности хорошо выразился создатель фирмы «Сони» Акио Морито: «На наших островах нет почти никакого сырья, за исключением воды, и более трех четвертей нашей земли непригодно для жизни и для сельского хозяйства. Поэтому мы очень дорожим тем, что имеем. Вот почему мы научились уважать природу, беречь ее, минимизировать технику и технологию и относится к ним как средствам, помогающим нам выжить. Одно из самых важных понятий о ценности, которое мы сохранили с древних времен, это понятие (моот–тай–най). Это понятие означает, все, что есть в мире, – это дар Творца, и мы должны быть благодарны за этот дар и ничего не тратить зря… Стремление произвести товары при минимуме сырья для японцев стало образом жизни, и поэтому пустые траты считаются позором, чуть ли не преступлением».

studfiles.net

Безотходные и малоотходные производства.

Определение: Безотходная технология – практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование ресурсов и запретить загрязнения.

Это не только производственный процесс,- это понятие затрагивает конечную продукцию, которая должна характеризоваться долгим сроком службы изделий; возможностью многократного использования, простотой ремонта, лёгкостью возвращения в производственный цикл или перевода в экологически безвредную форму после выхода из строя.

Теория безотходных процессов в рамках основных законов природоиспользования базируется на 2 предпосылках:

1. Исходные природные ресурсы должны добываться 1 раз для каждых используемых продуктов.

2. Создаваемые продукты после использования должны легко превращаться в исходные элементы нового производства.

Схема такого процесса

Спрос – готовый продукт – сырьё

На каждый этап этой схемы требуются затраты энергии, производство которой связано с потреблением природных ресурсов незамкнутой системы. Препятствием полной замкнутости является износ материалов.

Определение:Бот – теоретический предел или предельная модель производства, которые в большинстве случаев могут быть реализованы частично, обходя, потери мот, но с развитием наукоёмких производств.

Имеется другая крайность, когда все работы связаны с охраной среды, связано с мот или бот.

Подход к оценке степени безотходности производства должен базироваться не столько на степени безотходности, сколько на степени использования природных ресурсов. Оценки производства на основе самого обычного материального баланса, т.е. отношение выхода продукции к массе поступившего сырья. Определение степени безотходности по количеству отходов, образующихся на единицу продукции. Для точного определения неотходности или токсичности отходов.

Для расчёта энергетических затрат следует рассматривать энергоёмкость продукции с учётом коэффициентов безотходности.

Загрязнение окружающей среды

Можно не сомневаться, что, загрязнения во все времена были бичом городов.

Все проблемы сводятся к тому, что человек в процессе деятельности создает отходы, которые он не уничтожает и не умеет пустить в круговорот.

Получение энергии в настоящее время – основная причина загрязнения среды.

Нефть и природный газ используются во всех сферах человеческой деятельность. Ископаемые углеводороды стоят в первом ряду источников загрязнения, поскольку при их сгорании образуется большое количество отходов.

Этимологически слово «загрязнение» означает осквернять, пачкать, марать, портить. Существует определение, которое опубликовано в 1965 году в докладе официальной комиссии Белого дома США:

«Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровня радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая ее сому».

Дать классификацию загрязнений – дело не легкое, так как существуют многочисленные критерии, по которым ее можно осуществить, но не одна такая классификация не будет вполне удовлетворительной.

Загрязняющие вещества можно сгруппировать по их природе – физической, химической, биологической и т.д. Можно рассматривать с медицинской точки зрения и изучать среду обитания или способ поражения человеческого организма — через пищу, при кожных контактах, при дыхании.

На деле ни один из этих подходов не обеспечивает достаточно удовлетворительного результата, так как воздействие одного и того же вещества могут быть качественно различными. Ртуть, оказавшаяся в почве, затем попадает в атмосферу и воду, вместе с пищей она проникает в организм, при дыхании – в легкие и т.д.

Ниже представлена классификация. В ней сделана попытка найти компромисс между различными точками зрения.

studfiles.net

33.Критерии эффективности безотходных и малоотходных производств. Принципы безотходных производств.

При малоотходном производстве вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными органами, но по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех компонентов, поскольку отходы производства – это не использованная по тем или иным причинам часть сырья. Большое значение при этом приобретает разработка ресурсосберегающих технологий.

Критерии безотходных и малоотходных производств:

1. осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;

2. применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

3. увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;

4. интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;

5. 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.

Принципы безотходных производств.1.Системность.Каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамической системы всего промышленного производства отрасли или региона, как элемент эколого-экономической системы, включающей, кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции животных, атмосферу, гидросферу, литосферу, биоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Этот принцип учитывает существующую или усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.2.Комплексность использования ресурсов предполагает максимальное использование всех компонентов сырья и энергоресурсов. Известно, что все сырье является комплексным и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, в настоящее время почти все серебро, висмут, платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при комплексной переработке руд.3.Цикличность материальных потоков— общий принцип создания безотходного производства. В качестве эффективных путей формирования цикличных потоков и рационального использования сырья и энергии можно указать на прогрессивные формы организации производства — специализацию, кооперирование и комбинирование, а также разработку качественно новых видов продукции повторного использования.4.Рациональность организации производства— это разумное использование всех компонентов сырья и максимальное уменьшение энерго-, материале- и трудоемкости производства, поиск новых экологически чистых сырьевых и энергетических технологий (с этим во многом связано снижение вредных воздействий на окружающую среду и уменьшение ущерба, в том числе в смежных отраслях народного хозяйства).5.Ограничение воздействия производства на окружающую средупутем постоянного совершенствования технологии производства. Этот принцип связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, водные источники, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Реализация всех перечисленных принципов направлена на оптимизацию производства по энергетическим, экономическим и экологическим параметрам.

studfiles.net

7.6. Малоотходные и безотходные производства

Для кардинального решения проблемы экологии, снижения ресурсоёмкости и энергоёмкости производства необходимо обеспечить кругооборот сырья, утилизовать вторичные ресурсы, полностью использовать всё, что добывается из недр земли и океана, на основе комплексной переработки. Производство необходимо перестроить таким образом, чтобы технологии стали максимально безотходными, экологически чистыми и экономически выгодными. Эти технологии должны заимствовать природные принципы: отходы одних организмов являются важнейшим ресурсом для других.

Академик А.Е. Ферсман ещё в 30-х годах ХХ столетия, имея в виду идею ресурсных циклов, под комплексным использованием сырья подразумевал такую организацию производства, при которой не пропадал бы ни 1 грамм добываемой горной массы, не было бы отходов. Пока же формирующиеся циклы представляют собой главным образом стадии последовательной переработки сырья.

Такие циклы называют простыми, линейными. Например, связи по вертикали: лесозаготовка – вывозка леса – лесопиление – деревообработка. Данные циклы уже обеспечивают существенный эффект по сравнению с одиночно расположенными (точечными) предприятиями, и в то же время этот результат будет несоизмеримо выше при развитии не только вертикальных, но и горизонтальных связей. Данные связи могут развиваться на каждой стадии цикла, где образуются отходы. На базе этих отходов формируются производства (лесохимии, производство древесно-стружечных плит и др.). Такой цикл называется сложным. При кооперировании и комбинировании сокращаются экономические издержки производства, а главное достигается комплексность использования сырья. Динамика их развития может быть представлена следующим образом (рис.7.23).

Одиночное

предприятие

по добыче

одного

ресурса

Простой цикл

(в одной отрасли)

отходы

Переработка

Обогащение

Добыча

Сложный цикл

Отходы Переработка

Переработка

Обогащение

Добыча Отходы

Переработка

Рис.7.23. Развитие ресурсного цикла

Таким образом, ресурсные циклы будут постепенно преобразовываться (трансформироваться) на основе тех же принципов, что и естественные циклы – взаимосвязи и замкнутости. Данная организация ресурсных циклов получила название безотходных производств, понимаемых как совокупность технологических процессов, из которых отходы одних используются в качестве сырья для других производств и тем самым обеспечивается их полная утилизация. Реальным же является переход к малоотходным производствам, характеризующимся максимально возможной утилизации выбросов.

Так, например, украинскими учёными разработана технология извлечения графита из копоти металлургических заводов; её применение позволяет полностью отказаться от добычи графитовых руд, исключить складирование отходов производства и самое главное улучшить состояние атмосферы.

Одним из методов снижения выбросов СО₂ является связывание его в химические соединения. Наиболее перспективное направление – это получение метанола. В производстве метанола используются СО, СО₂ и Н₂. Таким образом, снизить выбросы в атмосферу и повысить степень использования сырья можно за счёт создания совместных производств метанола и водорода, метанола и аммиака, которые по степени связывания оксидов углерода в метанол делятся на производства с полным или частичным использованием СО и СО₂. Широкое распространение получили на сегодняшний день совместные производства с частичным использованием монооксида и диоксида углерода. Суммарные реакции получения метанола из оксидов углерода и водорода описываются следующими уравнениями:

СО + 2Н₂ = СН₃ОН; СО₂ + 3Н₂ + СН₃ОН + Н₂О.

Благодаря связыванию оксидов СО и СО₂ заметно уменьшается их выброс в атмосферу и дополнительно получается сырьё для производств химических продуктов, в том числе синтетическое топливо для двигателей внутреннего сгорания, которое является менее вредным и более дешёвым.

Нестандартным решением вопроса утилизации ТБО является получение из него водорода с использованием технологии плазменной переработки путём высокотемпературного пиролиза их органической составляющей. Образующийся пиролизный газ содержит до 40 % водорода, 35 % оксида углерода и малое количество примесей других углеводородов. Это даёт возможность получать до 150 кг водорода из 1 т ТБО. Таким образом, решаются две проблемы: получение экологически чистого топлива и утилизация ТБО.

Наиболее рациональным решением проблемы охраны водоёмов от загрязнения сточными водами является создание замкнутых систем водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий, то есть использование очищенных сточных вод в системах оборотного водоснабжения. При этом свежая вода забирается из источников только для питьевых целей. Городские сточные воды также можно использовать на предприятиях разных отраслей после предварительной очистки. Использование биологически очищенных сточных вод в оборотных системах водоснабжения позволяет частично или полностью отказаться от свежей воды. Доля сточных вод в подпитке оборотных систем водоснабжения может составлять от 50 до 100 %. Замкнутые и оборотные системы водоснабжения – основа бессточных предприятий с локальными очистными установками, повторным использованием сточных вод и рекупераций отходов (рис.7.24).

Конечная цель безотходного и малоотходного производства достигается при прохождении нескольких ступеней переработки отходов всех видов. Система малоотходна, если наn-й стадии производства выделяемые отходы незначительно воздействуют на окружающую среду. Система считается безотходной, когда отходы n-й стадии вновь поступают в производство или становятся безвредными.

Отходы

Производство

Продукцияn –й стадии

Отходы

Производство

ПродукцияII стадии

П

Производство

родукцияI –й стадии

Малоотходная система Безотходная система

Рис. 7.24. Схема малоотходной и безотходной технологических систем производства

studfiles.net